Молекулярный анализ генома Lemnaceae

Мартиросян, Елена Володяи

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Молекулярный анализ генома Lemnaceae
ВАК РФ 03.00.03, Молекулярная биология

Автореферат диссертации по теме "Молекулярный анализ генома Lemnaceae"

На правах рукописи

□□3469919

МАРТИРОСЯН ЕЛЕНА ВОЛОДЯИ

МОЛЕКУЛЯРНЫЙ АНАЛИЗ ГЕНОМА ЬЕМ^СЕАЕ

03.00.03 - молекулярная биология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 2009

1 4 МАЗ 20П0

003469919

Работа выполнена в группе молекулярных методов анализа генома лаборатории генетической инженерии цента «Биоинженерия» РАН.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

доктор биологических наук, профессор

Кочиева Елена Зауровна

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор биологических наук, профессор

Колесников Александр Александрович

доктор биологических наук, профессор

Крамеров Дмитрий Александрович ВЕДУЩЕЕ УЧРЕЖДЕНИЕ: Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН

Защита состоится «¿9_»_ 2009 г. в часов на заседании

Совета Д 501.001.76 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Московском

государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119992, Москва,

Ленинские горы, МГУ, НИИ физико-химической биологии

имени А.Н. Белозерского, Лабораторный корпус «А», ауд. 536.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан «ХЛ» ^У_2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета. й

кандидат биологических наук -V И.А. Крашенинников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность проблемы. Lemnaceae (рясковые) включает 5 родов - Spirodela Schleiden, Landoltia Les and Crawford, Lemna L., Wolfflella Hegelmaier, Wolffia Horkel and Schleiden, объединяя самые мелкие цветковые растения. Представители Lemnaceae отличаются значительной редукцией вегетативных и генеративных органов, формируя один листоподобный орган (от 3 мм до 10 мм), называемый фрондом. Небольшие размеры фронда, отсутствие четко дифференцированных вегетативных органов, микроскопические цветки и плоды ограничивает число ясно различимых таксономических дескрипторов.

Многие виды Lemnaceae распространены повсеместно, их ареалы перекрываются, что создает дополнительные трудности в определении межвидовых и даже межродовых границ. В связи с вышесказанным, семейство Lemnaceae относят к одному из самых сложных в систематике цветковых растений (Stockey et al., 1997). До сих пор до конца не определен таксономический статус самих Lemnaceae. Так, многими систематиками (Stockey et al., 1997, Davis, 1995, French et al., 1995, Rothwell et al., 2004) Lemnaceae рассматривается как обособленный таксон внутри родственного семейства Агасеае. Согласно другим классификациям (Melchior., 1964, Cronquist., 1988, Hutchinson., 1973, Thorn., 1992, Les et al., 2002) Lemnaceae присваивается статус самостоятельного семейства.

Помимо затруднений, возникающих при определении статуса Lemnaceae, существует ряд проблем по установлению филогенетических отношений внутри семейства, а также таксономических границ видов и родов, что было подтверждено недавним выделением из состава рода Spirodela вида S.punclata в отдельный род Landoltia (Les and Crawford., 1999). Данные трудности связаны с тем, что долгое время таксономии и филогении Lemnaceae не уделялось должного внимания. До настоящего времени не был оценен внутривидовой и межвидовой полиморфизм представителей Lemnaceae. Как было сказано выше, из-за малого количества морфологических дескрипторов оценка потенциального генетического разнообразия и реконструкция филогенетических отношений внутри Lemnaceae на основе только лишь морфологии крайне затруднена, что делает особенно актуальными молекулярные исследования, в том числе изучение нуклеотидного полиморфизма последовательностей ядерного и цитоплазматических геномов. Однако подобные исследования вариабельности генома Lemnaceae практически не проводились. Две работы (Les et al., 2002, Rotwell et al., 2004), основанные на оценке вариабельности нескольких участков хлоропластного генома, дали неоднозначные результаты, которые нуждаются, как отмечали сами авторы, в дополнении и дальнейших исследованиях.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явился комплексный молекулярный анализ, охватывающий различные участки как ядерного, так и хлоропласт! юго и митохопдрпального геномов Lemnaceae.

Для достижения поставленных целей сформулированы следующие задачи:

1. Провести молекулярный RAPD и AFLP анализ вариабельности селективно-нейтральных областей ядерного генома, а также последовательностей адаптивно-значимых семейств генов (семейство NBS-генов устойчивости, семейство MADS-box-гомеозисных генов, семейство MYB-транскрипционных факторов) представителей 8 видов 4 родов семейства Lemnaceae (рясковые), собранных на территории Российской Федерации. Определить уровни межродового, межвидового и внутривидового полиморфизма последовательностей ядерного генома.

2. На основе RAPD, AFLP и DDP маркирования провести комплексный анализ внутривидового полиморфизма ядерного генома L.minor, L.trisulca и S.polyrhiza для выявления возможной корреляции между степенью вариабельности нуклеотидных последовательностей и географической удаленностью образцов, а также природно-экологическими условиями.

3. Провести анализ полиморфизма хлоропластного генома 24 образцов 4 родов 9 видов Lemnaceae. Охарактеризовать последовательности трех межгенных участков (trnL-írnF, trnT-trnL, trnT-trnY) и интрона гена rpSló.

4. Провести анализ вариабельности интрона Ь/с гена nadl митохондриального генома Lemnaceae. Охарактеризовать основные домены и мотивы интрона Ь/с гена nadl рясковых, характерные для нитронов группы II и определяющие вторичную структуру.

5. На основе комплексного молекулярного анализа ядерного, хлоропластного и митохондриальных геномов провести оценку филогенетических отношений анализируемых видов и родов Lemnaceae.

Научная новизна и практическая значимость. Впервые проведен молекулярный анализ ядерного генома представителей семейства Lemnaceae. В результате AFLP и RAPD маркирования было получено 546 полиморфных ДНК-фрагментов. Впервые определены уровни внутривидовой, межвидовой и межродовой вариабельности представителей Lemnaceae и подобраны праймеры, позволяющие наиболее эффективно детектировать полиморфизм генома на различных таксономических уровнях. Показана возможность использования молекулярного анализа для установления границ видов и родов рясковых.

На основании данных о генетической вариабельности ядерного генома впервые установлены филогенетические связи у анализируемымх видов и родов Lemnaceae. Подтвержден родовой статус Landoltia punctata.

С использованием нового метода домен-направленного маркирования (DDP-profiling) впервые исследован полиморфизм последовательностей трех адаптивно-значимых семейств генов Lemnaceae (семейство NBS-генов устойчивости, семейство гомеозисных MADS-box генов, семейство генов MYB-транскрипционных факторов). Был проведен сравнительный анализ полученных результатов с данными маркирования эволюционно-нейтральных областей ядерного генома.

Впервые проведен анализ нуклеотидного полиморфизма четырех некодирующих областей хлоропластного (спейсеры trnL-trnF, trnT-trnL, IrnT-trnY и интрон гена rpS16) и митохондриального геномов (интрон b/с гена nadl) Lemnaceae. Был выявлен высокий уровень полиморфизма этих участков. Была показана значительная вариабельность длин исследуемых областей хлоропластной и митохондрнапьной ДНК у всех взятых в анализ представителей рясковых.

Для каждого вида Lemnaceae в анализируемых последовательностях хлоропластного и митохондриального геномов были выявлены специфические нуклеотидные замены и индели, которые можно считать видо- и родоспецифичными и использовать для дальнейших таксономических и филогенетических исследований рясковых и идентификации видов.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на международной конференции молодых ученых «Системная биология и биоинженерия» (Москва, 2005); конференции «Биотехнология как инструмент сохранения биоразнообразия растительного мира» (Волгоград, 2006, 2008); конференции по морфологии и систематике растений, посвященной 300-летию со дня рождения К.Линнея (Москва, 2007); рабочем совещании «Молекулярные методы в ботанике» (Москва, 2008); XXth International Congress of Gcnctics (Berlin, Germany, 2008); международной научной школе-конференции молодых ученых "Генетика и селекция растеннй, основанная на современных генетических знаниях и технологиях" (Москва, 2008); конференции, посвященной памяти профессора А.К. Скворцова (Москва, 2009).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ из них 3 - в рецензируемых научных журналах и 2 - в сборниках статей материалов конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на печатных страницах и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, изложения результатов и их обсуждения, заключения, выводов и списка литературы, включающега£У.Ядаименований. Работа содержит.-/^аблиц и

ш. . рисунков.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

Молекулярный анализ полиморфизма ядерного генома АКЬР- и КАРО-методами. Впервые для анализа полиморфизма генома рясковых была собрана коллекция 256 образцов, представляющая видовое разнообразие Ьетпасеае на территории России. На основании предварительного ЯАРБ анализа внутривидового полиморфизма, а также согласно географии произрастания и морфологии, из общей коллекции были отобраны 84 образца которые наиболее полно отражают геномную вариабельность и биоразнообразие восьми видов (Ълипопфт, Ь.]ароп1са, Ь.Шяика, Ь.ттог, Ь.аедмпосИаПя, 5'.ро1угШ:а, Ь.рипсШа, 1У.аггШ:а) четырех родов (Ьетпа, $ркос1е1а, Ьап(1о1Иа, 1Уо1(ра) Ьешпасеае.

АГЬР маркирование генома рясковых при использовании отобранных ЕсоЯ! /Л/«>/ праймерных комбинаций выявило 328 полиморфных АР[.Р-фрагмснтов, что позволило получить для каждого образца Ьешпасеае уникальные АРЬР-спектры (рис.1).

Рис.1. АРЬР-спектры видов Ьешпасеае. Праймерная комбинация Е35/М59 (представлен фраг мент теля).

ИАРО анализ генома Ьешпасеае приводил к амплификации 183 полиморфных фрагментов. Для каждого образца Ьешпасеае также были получены уникальные ЯАРО-спектры, характеризующиеся своими видо- и образецепецифичными фрагментами.

Результаты мультилокусного маркирования ядерного генома выявили значительное сходство данных о внутривидовом, межвидовом и межродовом генетическом разнообразии Ьешпасеае. При использовании как АБЬР, так и Г^АРО методов было показано, что внутривидовой полиморфизм (значения генетических расстояний - вО) варьировал в пределах от 0.01 (^Шпот/ега. Ь^аротса) до 0.10 (¿./га»/са). В свою очередь, межвидовое разнообразие Ьстпа соответствовало диапазону 0.16-0.33. Величины межродовых значений О О варьировали в пределах 0.25 -0.30.

Построенные на основании значений генетических расстояний АБЬР и ЯАРО дендрограммы (методы МР и ЫРОМА) были высоко конгруэнтны (индекс теста Мантела 0.92), что позволило объединить данные и построить комбинированную ЛАРО/АРЬР дендрограмму (рис.2). Образцы Ьешпасеае образовали четкие видовые кластеры. Исключение составили представители вида ЬЛипот/ега, которые группировались вместе с образцами Ь^арптса. Формирование такой смешанной группы подтверждает данные морфологического анализа о возможном гибридном происхождении вида Царотса (Ьапс1ок, 1986).

1-3 1 -J 1.1 1 11 <> Il К 0.7 11 Vi 11 Ч 11,1 11 _ I 11 ? [1.1

Рнс.2. Комбинированная дендрофамма 84 представителей Lemnaceae на основе данных AFLP и RAPD анализа с использованием метода UPGMA (TREECON).

Из пяти взятых в анализ видов Lemna, четыре (¿.trisulca, L.minor, L.japonica/L.turionifera) группировались в единый кластер с четкими видовыми подкпастерами, тогда как образцы L.aequinoctialis, формировали самостоятельный базальный кластер не только по отношению к остальным видам Lemna, но и к Spirodela и Laiulollia. Хотелось бы отметить, что, несмотря на значительное морфологическое сходство (Landolt., 1986), именно вид L.aequinoctialis всегда отличался по спектру ДНК фрагментов от остальных видов Lemna. В то время как в среднем межвидовые генетические расстояния (GD) внутри Lemna не превышали 0.04, величины GD L.aeqninoctialis-L.turionifera (0.31); L.aqninoctialis-L. trisulca (0.33) и L.aequinoctialis-L.minor (0.34), сравнимы с межродовыми значениями Spirodela-Lemna (0.32), Lemna-Landoltia (0.30) Spirodela-Landoltia (0.28). Таким образом, RAPD- и AFLP-данные также поддерживают предположение о возможном изменении таксономического статуса вида L.aequinoctialis (Les et al., 2002).

На дендрограмме образцы рода Landoltia образуют четко обособленную группу в составе одного кластера с представителями рода Spirodela, что подтверждает сходство геномов этих двух родов (Landolt, 1986, Les et al., 2002)

I Iii основе RAPD и AFLP данных был проведен анализ основных компонент (PCO) (рис._1). PCO а нал in выявил, что группировка образцов взятых к анализ видов Lemnaceae совпадает с кластеризацией на дендрограмме, указывая при этом на большую близость L.aefpiinocHüiis к Lpunctaia и S./iolyrhka, чем к другим видам Lemna. а также большую отдаленность Llrisulca от остальных видов Lenma.

P!iic.3. PCO 41.1 и v ||¡X'.|C iíibhi»m:".¡ Lsmnaceae, основэннёш мп данных AFLP/RAPD маркирования ядерного i енома i р&фик описывает х'' % лыявленном вариабельности).

Молекулярный анализ основных адаптнвно-значимых семейств генов нредсташпелен Le mu а се а е. Помимо анализа вариабельности случайных последовательностей ядерного генома представляло интерес исследование последовательностей основных адаптивно-значимых семейств растительных генов, таких как N BS-генов устойчивости, гомеознсных MADS-box генов и генов MYB-тракскриппион н их факторов, для оценки адаптивности и пластичности генома растении Le mil ас cae, способных выживать и размножаться в крайне агрессивных экологических условиях. Впервые для характеристики полиморфизма этой части генома у рясковых был использован метод домен-направленного маркирования (DDP-профа или н г) и его модификации для анализа вариабельности семейства генов устойчивости (NBS-профайлинг). генов МУВ-транскрпппионпых факторов (MYB-профайлинг) и гомеознсных генов (М A DS-box-n рофай л н HÍ") (van tier Linden el al., 2004, Calende et al,. 2005).

В результате DDP-профайлиига трех генных семейств ÍÍ4 образцов Lemitaceae было получено IIS полиморфных NBS-фрагментов. 218 полиморфных МADS-box-фрагментов и 175 полиморфных MYB-фрагмснтов. При ЭТОМ каждый вид Lein une ene был охарактеризован определенным набором NBS-, МЛ DS-box- и М Y ß -11 сел ело вольностей. Исключение составили образны видов L, luiiqnifera и L japónica, которые не отличались видоспецифичностъю спектров, и в дальнейшем эти два вида рассматривались как комплекс L.japonica/t&ftirionifera. Хотелось бы особо подчеркнуть, что спектры образцов

L.japonica/L.turionifera были бедны вндоспецифичными фрагментами и в целом совпадали со спектрами образцов ¿.minor. Вид ¿.aequinoctialis резко отличался по DDP-спектрам от остальных видов ¿епта. Аналогично AFLP/RAPD данным, этот вид по результатам анализа полиморфизма трех генных семейств имел наибольшие значения межвидовых расстояний (0.26-0.38), которые были равны значениям межродовых генетических различий Spirodela - ¿andollia (0.30), Spirodela - ¿епта (0.33), ¿andoitia - ¿епта (0.32).

Как было показано, DDP-профайлинг по всем исследуемым генным семействам позволил определить полиморфизм последовательностей генома Lemnaceae на разных таксономических уровнях, включая внутривидовой.

Сравнение данных по анализу случайных последовательностей генома и последовательностей адаптивно-значимых семейств неожиданно выявило довольно высокий уровень вариабельности последних. Так уровень межродового полиморфизма, выявляемый DDP-методом, был несколько выше (0.19-0.41), чем в случае RAPD/AFLP (0.17-0.26), уровни межвидового полиморфизма были одинаковы, а уровни внутривидового полиморфизма были несколько ниже, особенно в случае MYB-семейства генов (0.01-0.05). Выявленный высокий уровень полиморфизма MYB-генов и генов устойчивости может отражать разнообразие существующих типов устойчивости к различным биотическим и абиотическим факторам у видов Lemnaceae, что, в свою очередь, может объяснять высокую выживаемость рясковых в крайне неблагоприятных условиях и почти повсеместное их распространение.

Сравнительный анализ полиморфизма адаптивно-значимых семейств генов и селективно-нейтральной части ядерного генома Lemnaceae. Характер кластеризации представителей Lemnaceae по данным анализа каждого из трех семейств генов, в целом совпадал. Анализируемые образцы Lemnaceae всегда формировали видоспецифичные клады (бутстреп >95%). Построенная комбинированная NBS-, MADS-, MYB-дендрограмма (рис.4) по основным видовым кластерам была конгруэнтна RAPD/AFLP-дендрограмме (рис.2). Однако в отличие от RAPD/AFLP-дендрограмм, где вид ¿.aequinoctialis образует базальную группу, не кластеризуясь с остальными видами рода ¿епта, по данным DDP-профайлинга представители ¿.aequinoctialis входят в состав кластера видов ¿етпа (97%). Таким образом, можно сделать вывод, что по селективно-нейтральным областям ядерного генома, вид ¿.aequinoctialis проявляет большую удаленность от остальных видов ¿етпа, чем по адаптивно-значимым семействам генов.

В целом анализ данных MADS-, NBS-, MYB-маркирования показал, что полученный тип кластеризации, стабильность видовых подкластеров соответствовал полученным AFLP- и RAPD- дендрогаммам, морфофизиологической таксономии

Lemnnccnc (Landolt.,1986), а также данным комбинированного морфологического и биохимического анализа (Les et al., 2002).

О -S» О Я ОЛ Dj6 ОЗ

|1мг 2 -2

г J

____6J

.jniMr 1 2—1

¡—¡ЕШ?

__iMV 1(1.1

JulWnilcii ЗО^ T JurtmiiR-l'* 25/4

^SÎTÎfe« A

..turiajiilt-n 5*(

xilrii 2 Hlli-la rt.l

Hin I .1

..П1я«1га IA.I .Л4яя1<-а » ^JiisKira ^.1 LJi1s«lra 1 Lj.1»«lra 4.1 «jtisMlca 6^6

.jHnlra 1Л Ljiinalra J S

Ljii««)ra ) 1.1 Ljtixalra I4J LjiitaJca 14.1 LJt-leiüca J4J

!*ni*it!* 2Л S>itWrU 1 Sa U*4« I» T .7 S>li«4ela 1TJ S.ltv^pU 1 9 S>ir«4rU Iii» 5.>ir»4rU M.O 1 Ä

S»l»4rla 22

3-2

SpU*4cla А Ä K>(i«4eU V

S^lrwirla 1 В .2 SPit«JrU 21

Рис.4. Комбинированная дендрограмма, построенная на основе анализа полиморфизма NBS-, MADS-, MYB-семейств генов 84 представителей Lemnaccae (метод UPGMA (TREEC0N)).

Таким образом, впервые проведенный анализ вариабельности последовательностей трех адаптивно-значимых семейств генов у Lemnaceae показал, что эти генные семейства могут с успехом применяться для оценки молекулярно-генетического разнообразия и выявления филогенетических отношений на разных таксономических уровнях.

Кроме того, полученные результаты сравнительного анализа полиморфизма адаптивно-значимых семейств генов и селективно-нейтральной части ядерного генома Lemnaceae показали перспективность использования DDP-профайлинга наряду с AFLP- и RAPD-методами, которые, как известно, давно и с успехом используются в филогенетических и таксономических исследованиях.

Для получения более полных результатов по полиморфизму последовательностей ядерного генома Lemnaceae была построена комбинированная дендрограмма (1052 полиморфных фрагментов), суммирующая данные по всем анализируемым областям ядерного генома (рис.5).

t== Й т?и.

Рис.5. Комбинированная дендрограмма, построенная на основе AFLP, RAPD, NBS, MADS, MYB маркирования 84 представителей Lemnaceae (метод MP (PAUP)).

Построенная дендрограмма наиболее полно отразила филогенетические отношения внутри Lemnaceae. Все основные кластеры поддерживаются высокими значениями бутстрепа. Род Lemna формирует монофштетичную группу, которая подразделяется на две ветви. Самостоятельную ветвь образуют образцы ¿.aequinoctialis, тогда как четыре остальных вида (¿.trisulca, ¿.japonica/¿.mrionifera и ¿.minor) входят в состав одного общего кластера. Представители ¿amlollia punctata и Spirodela polyrhiza в свою очередь с высоким уровнем бутстреп поддержки также формировали общий кластер.

Внутривидовой полиморфизм Lemnaceae. RAPD и AFLP анализ, а также DDP-профайлинг трех генных семейств позволил впервые выявить и оценить внутривидовой полиморфизм у Lemnaceae. Внутривидовая вариабельность оценивалась у трех наиболее широко распространенных видов ¿emna minor, ¿emna trisulca и Spirodela polyrhiza.

Было показано, что внутри видов ¿.minor и ¿.trisulca произошло четкое разделение образцов на две группы, которые характеризовались специфичным набором как RAPD- и AFLP-, так и DDP-последовательностей. Дальнейший анализ показал, что эти группы во

всех случаях формируют самостоятельные подгруппы внутри общих видовых кластеров

L.minor (lib 100%) и L.trisulca (ИБ 97%) (рис.2, 4), Что касается другого вида-космополита, S.polyi-hiza, то я его составе не произошло обособления на группы, все образцы )того вида формировали единый кластер.

Результаты комплексного анализа ядерного генома не выявили четких изменений величины полиморфизма геномных последовательностей, связанных с большей или меньшей географической удаленностью собранных образцов, а также природно-•жологических условий (рис. 2. 4). Отсутствию популяционнОЙ изоляции может способствовать то, что практически вся территория России является юной миграций водоплавающих птпн, В представители Lemnaceae. являясь водными растениями, могут переноситься ими па достаточно большие расстояния от своего первоначального места обитания {Landolt. 1986). Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что виды Lemnaceae не образуют четко обособленных локальных популяций н, в отличие от большинства других видов растений, оценивать уровень межпопуляшюнного полиморфизма рясковых крайне затруднительно.

Исследование иуьлеотидного полиморфизма неколирующих последовательностей хлоропластного генома Lemnaceae. В настоящее время полиморфизм последовательностей хлороплаетного генома широко используется для уточнения таксономического статуса к выявления филогенетических отношенмт у различных семейств и родов растений (Яцснтюк и др., 2001, Budyakova et al, 2003, Shaw et al., 2007; Smedmark etal,, 2008).

Впервые был проведен детальный анализ и охарактеризованы нуклеотидные последовательности межгенных спенсеров trnT-trnY, tmT-tniL, IniL-F и нитрона гена гр$1 6 хлоропласта ой ДНК у 24 представителей 9 видов (L.minor, Lmrionifera, L.gibba. L.japonica, LJrisnIca, Lctequinocliales< S,polyrhiza, W.atrhiza, %:punctata) 4 родов (Lemndj. Spirodela. IVnl/fui. Landoltia) Lemnaceae. Отбор образцов проводился на основании результатов RAFD- и AFLP- анализа полиморфизма ядерного генома К4 образцов Lemnaceae, Для амплификации использовались стандартные пранмеры (Sliaw et al., 2005).

Ио.тморфтм последовательности спейсера trnT-trnY. Размеры спсйсера triiT-trnV варьировали от 9X5 п,н. (Lemna minor) до 1623 п.н. (Woiffia arrftka) (рис.6). В анализируемом наборе вариабельными оказались 1136 нуклеотидных сайтов (из них 683 информативные}, что составило 55.6% от всей длины выровненной последовательности.

L.vibbM '¿"I Ч*" "i?'.

r-i

PHC.ii. Резулыагй® ампл ифик;шии CI [CHCC[>a trnT-trnY у представителей Lemnaceae.

Межгенным епейеер trnT-trnYу Lemnaceae оказался высоко полиморфным (рис.7). Было обнаружено, что у представителен Lemnaceae центральную часть епейеера занимает протяженная инсерция, границы котором были фланкированы последовательностями ААААТ. Данная вставка по длине варьировала от 74 п.н. у ¿.minor и L.gibba до 662 п.н. у S.polyrhiza. Интересно то, что место локализации этой янсерции у всех видов было одинаково (рис.7.), но при этом нуклеотшшым состав был различен, более того, видоспешфичен, Наибольшие отличия среди видов Lenma как по длине вставки, так и по самой нуклеотидной поел слова тел ьности детектировались у L.aeqiihioctialis.

I. fJritt 11

L. * VI ' ■ -

L-м'ЬЬя H«u

. :' - —

I . гл . .. 1114 K.K.

I . ..-.у .. ... ....1 . L44 Н.Щ-i . l/rtll'/Ш11 I 4i • шм_

■./«nwiWli I » I * nn

II .11{fi.J I<.Л. 1 n .

М^НЙМ J ] t>ZV u LOl шм

Рис.7. Структура послеjOBaiejibHOtrtH епейеера trnT-lniY (представлен фрш ме|(*г).Стрелками укачана ААЛАТн к>с ледо вагел ь нсклт, Одинаковым цветом обозначены ["омолшнчнь:;" последовательное! п.

Б нуклеотидной последовательности пнеерция видов Lenma (за исключением L.minor и L.gibba) были обнаружены достаточно протяженные (15-26 п.н.) тандемные повторы, тогда как вилы других родов Lemnaceae и Агасеае таких повторов не имели.

Помимо центральной инсерции, у всех анализируемых видов Lemnaceae были выявлены видоспецифичные нуклеотидные замены и более короткие индели Так, у вида Spimili'la polyrhiza детектировалась 65 нуклеотидиая вставка, насыщенная ДТ- повторами.

Пжшморфтм noc.'iedoeame;ibiiocmu епейеера trnT-trnL. Длина trnT-trnL спенсера варьировала от 892 п.н. (S.polyrhiza) до 137(1 п.н. (Laequinoctialif). Вариабельными были У82 нуклеотидиых сайтов (393 сайта информативные), что составило 53,5%.

Анализ нуклеотидной последовательности межгенного участка trnT-trnL показал, что при относительном консервативности 3'- и 5 - концов епейеера. центральная его часть была высоко полиморфна (рис,8). Из шести взятых в анализ видов Lenma только у вида Liiet/itinoctialix детектировались в составе cneiicepa trnT-trnL две протяженные вставки (180 и 103 п.н.) со специфичными танлемными повторами (рис.8). Сгтейсер trnT-trnL остальных пяти видов Lenma it.minor. Liurionileni. L.gibba, Ljaponica, L.trisuka) был примерно одинаковой длины (1052-1090 п.н.) и к его составе была выявлена

вндоснецифичная инсерция, фланкированная с двух сторон инвертированными повторами (рис.К). Кроме того, для тшх видов Lemna была покачано присутствие в составе IniT-iniL спейсера видоспецефичных нуклеотидных замен и йнделей.

Рол Lctndohia характеризовался родоспецифичными заменами и инделями. Как и у L,aequinocitatis. и составе спейсера L.punctata были обнаружены протяженные инсерция 208 п.н. и 155 п.и. Вставки были АТ-богатыми и содержали 7- и 11-нуклеотюшые повторы. В последовательности спейсера trnT-trnL рола Wolffia также присутствовали четыре AT-богатые инсершш размой длины (38-178 п.н.).

В отличие от остальных Lemnaceac в составе спейсера Spirodela ¡ю1]0!ка никаких инсерций обнаружено не было.

/ <~т ¡и!

1.1 I n. и п.» lean*.*

___—--_^— _„__i_'—r_=1_ •»Ml JH 17» 'ДО 1лГП1лГ —» 40 Пл. ——

™24 пн. та n tt.

?*? 321 --* ffl ПЛ. --

™ зл г?* 27 п н. .

- - irtn^" —

»X e 12Э*

«в ЛИ о.« •trt Ml n м M п.н.

•ni 5« w 4 'JV

til П.Н. poly

-------------- щЫ П.Н

f. fiiid иг— . >

Л.!мт • . ' '':г • ■": ■ ' ~ '

1 . ..' I •>■ п.,

¿«■ЛиМд (г.-1 п л

М ttlffh Г I ЯЧ ■ -flo; и

Pi\tfa икя..

%ft>iw\1mt йм 1гл

Рис к. Структура последовательности спейсера •'/■/. .*-.";Одикаковом цветом обозначены I омолчги-чные 1щздедовател ьностч.

Полиморфизм последовательности спейсера 1гпЬ-1>пР. Самым коротким (172400 п.н,} из всех анализируемых областей хпДМК оказался спей сер нпЬ-нпГ-'. наиболее часто используемый в молекулярных исследованиях растений. При ттом у 1^ептасеае он был наименее полиморфным (33.6%) и информативным (76 информативных нуклеотндов). Также как и к случае \rnT-tmL. была показана высокая вариабельность центральной части спейсера и-п1*-!гпР (81-459 п.н.) при относительной консервативности его 5 - и 3'- концов.

Как и другие анализируемые области хпДНК спейсер ¡тЪ-чпРЬетпасеае помимо вило- и родоспецифичных замен характеризовался специфичными инделями (рис.9), насыщенными как мопо-. так и полипу к л сои вдными повторами.

Межгенный участок 1гп1,-!тГ представителей видов рода [*етпа (за исключением Ь.аедшпос1шИ&) был более чем вдвое короче последовательностей остальных взятых в анализ видов Ьетпасеае. Возможный механизм образования Такой протяженной делении у видов 1>етпа, по всей вероятности, может быть связан с 4-нуклеотидным ОААА-

повтором, который присутствует как в прямом, так и в инвертированном положении ti фланкирует границы области делений у Lemna (рие,9). Наиболее отличным от других видов Lemna оказался вид ¿.aequinoctiaüs, который, помимо наличия протяженной вставки (234 п.н.); отсутствующей у других видов Lemna. имел в составе спейсерной последовательности ряд специфичных замен и инделей. Большинство инлелей у представителей видов 5. polyrhiza. ¿.punctata. W.arrhfca и L.aeqitinoctialis были насыщены (АТ)„-повторзмп. Их присутствие и длина были специфичны для последовательностей представителей каждого из исследованных видов ряски. При этом последовательность irnL-tniF вида S.polyrhiza как по длине спей сера, так и но типу большинства повторов, была сходна с последовательностью ¿.punctata.

Ч.И ЛЛП|| ЦМЙЛ

■

i| г'» сон»)*

Г. mm fl 172-178 п и f,.minor,

t. WíwAW, t nwiwij/im

t-.japtmJt-it

К. rt''ffiJ iH ¡rt'IÍ<ijj л WJ п II

L.iltlfii*l$in rtOO ILM

Sipin*tt*'fil МЗпк

tt~#lflftt гэз-гч1ии H'.itífíífte. (ÍVfefaJtfl)»

I i alffit'Ilfi 3i5n m

Pixtin. \ltfl\tfrn л

Рис. 9, Структура последовательности спенсера Одинаковым цветом обозначены

гомологичные последовательности. Стрелками указана С А А А-1 ккгледова гельность.

Полиморфизм последователь^ ост ц ни трона г/?5/6. Размеры интрона гр516 варьировали незначительно: от 834 п.н, у вила ЗриыМа роЬтИка до 884 п.н, у \Volffia аггЫха. Последовательность интрона гена грБКг анализируемых образцов Ьешпассае была также достаточно полиморфна. В исследуемом наборе 389 нуклеотидных сайтов были вариабельными (161 сайт информативный), что составило 38.8% от всей длины выровненной последовательности, В составе интрона гр$16 не было обнаружено таких протяженных инсерций, какие были показаны для спенсеров гтГ-гпЖ. (гпТ-(т)'. что возможно связано с тем. что данная область в функциональном плане отличается от спенсеров: интрон гена гр5!6 является нитроном группы I/ и значительные изменения в его последовательности могут оказывать влияние на последующий сплайсинг.

Анализ интрона гр816 показал наличие специфичных инсерций (рис. 10). Наибольшее число вставок, семь, было выявлено у представителя рода \Voijfia. \¥мгу1та. при >том пять из них были уникальны и не встречались у других Ьетпасеае.

Поел ело н ¡цельность нитрона вила L.aequinoctialis оказалась также наиболее вариабельной и i всех вило в Lenmti и характеризовалась присутствием большего количества инделей, как видоспецифичных, так и детектируемых у представителей других ролов Leirmaceae,

Ï7 MA m* иы aîT

mi у ЗУ дпли^лд^ UJgfHj

л w VIH M wrr

rm.j ¿a i^Tjt JJIJIJJÍ J WTiï taigflta

■Г? et» M

ir n g g дупл íjji«) я Jt

iî фил в№ МБ ТауПП.1 ---jr

r? 41 tftftu «ил «а an iMfDIt

то чллл с

ci cl v • идя a *

Л» * ÚJ ■"■с tu ига

Í4Q Ю4 m i«i>

/-rtjiHfl L jjvri.yr bj,. i— trriïnj™ ВЧя^

L.utñetHfcm L-jtípvnicaV" н.н.

i-.jШМ.

''! 111"!- t.1 f -I ал.

LmütatUa 11 -« *t([füt awu .t/vififrnv нл <л

Pite. 10. Струкгура последовательности HUI D<>1№ i cria rpSlb. Одинаковым ubí:. ом обозначь.....

ном алогичные последовательности.

Реконструкция филогенетических связей у Le m пасен е на основании полиморфизма хлДНК. Па основе анализа вариабельности четырех некодируювдих областей пластом а (спейсеры trnL-trnF, IrnT-trnL, tmT-trnY, интрон гена rpS¡6) были рассчитаны межродовые и межвидовые генетические расстояния (GD).

Как было показано, значения межвидовых генетических расстояний большинства видо® Lemttà по всем анализируемым областям иду сто на были примерно одинаковы и варьировали в пределах 0.02-0.04, Наиболее отдаленным из всех видов Lamia оказался вид L.aequinoctialis. Значения GD межлу L.aequinoctialis и остальными видами Lemtia (0.09-0.1 I) были сравнимы со значениями межродовых генетических различий Landoltia Lemna (0,06) и Spirodela - Landoltia (0.1 !}, Рол Landoltia оказался ближе к Шита, чем к Spirodela, из состава которого был недавно выделен (Les and C'rowford., 1999).

Для некоторых видов Lemnaceae, помимо межродового и межвидового, был впервые выявлен внутривидовой полиморфизм и определены гаплотипы хпДПК (рис. ! 1 ).

; ■• •» " >■ * i Jílba № A t H * Т Lcmnñ

Lnnl JiibaSÇ'jTAAA

Lgibbtl* ИН'фОН rpSlá

.imnp rrHnor ?.S

Liniiwr, спенсер аиГ-И'п]

i :iï;j|:i||

■mijtoiljtg lltMUIIlliriUW

Н^ВВЯИВЯ ВШМ»»™

.i'ipn/Ijl ТШШТСШ

I Ч.Я..1 .»I.

. .

LgibÇo, cneîieep tniT-trnï.

Рис. 11. Гашютипы хнДКК видов Lglbba и Lfítinor.

I la основе рассчитанных значений Генетических расстояний для каждой ИЗ четырех областей хпДИК были построены дендрограммы (методы МР и NJ). Была обнаружена

высокая конгруэнтность по типу кластеризации всех четырех дендрограмм (значения теста Мантела >0.9), что позволило построить комбинированные N1- и МР-дендрограммы, наиболее полно отражающие филогенетические отношения видов и родов Ьешпасеае (рис.12). На дендрограммах род ¿етпа образовал монофилетичную группу, в которой наиболее отдаленное положение занимает вид ¿.аеципюсйаИз, что совпадает с данными Д. Леса и др. (2002). Род ¿апс!о1Иа формирует сестринский кластер к ¿етпа. Было показано обособленное положение представителей рода 5р/гоб/<?/а, которые занимают базальное положение среди Ьетпасеае, что, таким образом, подтверждает парафилетичность подсемейства ¿етпо1с!еае (ЗркоёеЬ, Ъапс1оШа и ¿етпа), на которую в своих работах также указывали Лес с соавторами (2002).

Таким образом, впервые был проведен детальный анализ вариабельности хлоропластного генома по четырем некодирующим участкам у представителей Ьешпасеае и некоторых Агасеае. Всего было проанализировано 88267 п.н. пластома Ьешпасеае. Анализ последовательностей четырех участков хпДНК выявил большое количество видо-и родоспецифичных замен и инделей.

Рис. 12. Комбинированная МР-дендрограмма, построенная на основе данных анализа последовательностей спенсеров 1гпТ-1тУ, ЧпТ-Н пЬ, 1гп1.-1гпРи интрона гена грЭ16 хлоропластного генома Ьетпасеае.

Данные молекулярного анализа хлоропластного генома показали большее родство IапсЫиа с ¿етпа и \Volffia, чем со 5"рп-ойе1а, что с одной стороны полностью подтверждает правомочность выделения ¿.рипс1а1а в отдельный род, с другой выявляет гораздо меньшее сходство пластома ¿апс1оШа и 8р1госк1а, чем предполагалось ранее

(Crawford and Landolt., 1993). Полученные результаты свидетельствуют о большой отдаленности L.aequinoctialis от остальных видов Lemna. При этом по характеру нуклеотидных замен и инделей вид L.aequinoctialis зачастую обнаруживал большее сходство с представителями других родов Lemnaceae, чем с видами Lemna. Таким образом, полученные данные вариабельности хпДНК также поддерживают возможность выделения L.aequinoctialis в отдельный род, как было предложено ранее (Les et al., 2002).

Все четыре области хпДНК могут успешно использоваться для анализа вариабельности хлоропластного генома на разных таксономических уровнях у Lemnaceae, что полностью подтверждает, а иногда и дополняет оценку этих участков пластома, как одних из самых информативных (Сгопп et al., 2002, Hahn, 2002, Shaw et al., 2005; 2007).

Исследование нуклеогндного полиморфизма интрона Ь/с гена nadl митохондриалыюго генома Lemnaceae. b/c интрон гена nadl, достаточно успешно применяющийся в молекулярных исследованиях у растений (Bakker et al., 2000; Freudenstein and Chase, 2001), был впервые выбран для оценки вариабельности мтДНК Lemnaceae на различных таксономических уровнях и определения филогенетических отношений.

Для сопоставимости результатов в исследование были взяты те же 24 образца 9 видов 4 родов Lemnaceae, которые были отобраны для молекулярного анализа хпДНК.

Размеры Ь/с интрона гена nadl Lemnaceae варьировали значительно, от 1180 п.н. у Spirodela polyrhiza до 3295 п.н. у Lemna gibba. В общей сложности, в анализируемом наборе вариабельными оказались 971 сайтов (28.3 %) (без учета инделей), из которых информативными были 526 сайтов. При относительной консервативности 5'- и 3'- концов Ь/с интрона, последовательность его центральной части была высоко полиморфна, прежде всего, за счет видоспецифичных инделей (рис. 13).

Характерной чертой Ь/с интрона гена nadl у видов Lemna, Wolffia и Landoltia было присутствие протяженных вставок в одинаковых положениях. Так, у всех видов Lemna, а также Wolffia (W.arrlnza) и Landoltia (L.pnnctata) в положении 300 детектировалась вставка, названная инсерция I, длина и нуклеотидный состав которой был строго видоспецифичен. Кроме инсерции I в положении 1889 у видов Lemna, а также Wolffia была обнаружена еще одна протяженная вставка, обозначенная как инсерция II. Эти инсерции отсутствовали в составе интрона у Spirodela, а также и у видов Агасеае. Характеристика инсерции I у видов Lentna, Landoltia и Wolffia. Длина инсерции I значительно варьировала у видов трех родов (рис.14). Так, вид W.arrhiza характеризовался наименьшей длиной вставки - 78 п.н.; у L.pnnctata она составила 151 п.н. Среди видов Lemna также наблюдалось существенное различие в длине инсерции I - от 175 п.н. у

L.aeqщnoctiaIis до 1150 п.н. у Ь^ЬЬа. Несмотря на значительную разницу в длине, левая и правая границы инсерции I Ьетпа, 1.апс1оЫа и \Volffla были фланкированы одинаковыми консервативными последовательностями (рис.14).

тсс.тса

¿«Лас cant

Пул

cxagg __

•чуссадд х/

ti да

1838 1088 1741 1745 1322

' 3175 á190

3170 3175 3100 зг«

Lttitna

L.aequinocáalis 1391 ilh. L. trisulca 11) i) 3 H.M.

L.tuñomfem, LJaponiríx 1747 n.n.

L.minor i960 2008 ilh.

L.gihba 3295 r.m. Laiuloltia 1323 пл. If'offlTtl 1806 ял.

S[4ííUh-fil 1180 njt. Monstera, Pistía 1177-1183 ил.

Рис. 13. Структура последовательности нитрона nadl у представителей Lemnaceae и Агасеае. Треугольниками обозначены вставки. Одинаковым цветом обозначены гомологичные последовательности.

Анализ структуры инсерции I показал, что виды ¿.trisulca. L.turionifera, L.japónica. L.minor и L.gibba в составе вставки имели многократно повторяющиеся последовательности, которые были как строго видоспецифичны, так и характерны для всех анализируемых видов. Так, были обнаружены шести- и девятннуклеотидные последовательности, GGMGCG и GCKACTTTA, которые были многократно дуплицированы в составе инсерции 1 пяти видов Lemna. Кроме того, эти последовательности являются основой для других более сложно организованных повторов. Так, соединение этих двух последовательностей послужили основой для возникновения 15-ти нуклеотидного повтора GGMGCGGCKACTTTA (рис.14) уникального для мтДНК Lemnaceae и, согласно BLAST - анализу, не встречающегося ни в ядерном, ни в цитоплазматических геномах других растений.

Хотелось бы отметить, что инсерция I вида L.gibba по своему составу и длине наиболее сильно отличалась от остальных видов Lemna. Помимо вышеописанных повторов, этот вид в составе вставки имел строго специфичные и достаточно длинные повторяющиеся последовательности (рис.14).

У вида L.aequinoctiaüs, в отличие от остальных видов Lemna, инсерция I не содержала множественных повторов и была по длине наиболее короткой (175 п.н.). Особо хотелось бы подчеркнуть, что у Lamioltia нуклеотидная последовательность большей части инсерции I была гомологична вставке Wolffia(41 п.н.) (рис. 14).

Ин серцияI

1 п.н. * 3 6ii.ii. к 1Г 12n.ii. х2 ^--7 9пн

_SZ_\7_\/ XX ^

15 п.н. «2

6 п.н. х R

Х7

}

L.gibba И50 пн

/п.н. и /

6 п.н. х 12

V _

I п.н. х 4

6 п.н. X 15

L.íuñomfera, 596 пн L.japonica

¿..minor 562 - 617 п.н.

¡..uwuUa :i и

L.aequinocáaüs 175 п.н

Laiuloltia 151 и.

^n. n'otffla 72пи

Рис. 14. Состав инсерции I у видов Lem/hi, Landultia и Wolffui ([раницы инсерции выделены зеленой линией). Треугольниками обозначены вставки. Одинаковым цветом обозначены томолотичные последовательности.

Характеристика инсерции II. У видов Lemna и Woljfia в позиции 1889 была обнаружена еще одна протяженная вставка, которая была названа инсерцией II. Инсерция II видов L.aeqninoctialis (154 п.н.) и W.atrhiza (659 п.н.) была строго видоспецифична и не характеризовалась какими-либо участками гомологии с другими видами, тогда как представители пяти видов Lemna (L. trisulca, L.tnrionifera, L.japonica, L.minor, L.gibba) в составе инсерции II содержали одинаковую базовую 74 нуклеотидную вставку, в которой присутствовала вышеописанная 15-ти нуклеотидная последовательность GGMGCGGCKACTTTA. У образцов L. minor и L.gibba в эту общую для пяти видов Lemna инсерцию встроилась еще одна протяженная вставка, разорвав 15-ти нуклеотидную последовательность GGMGCGGCKACTTTA две неравные части (рис. 15).

VJL1

V......7

V. У V

^wrV? vViV V

L.'rlsilica, LJjpnnlca. Uminor, uaipbg. LUirionifvra

1GGMGCG

Spiroriefa. Landoltia. Pisrte, (Wcmstsra

GGMGCGGCKACTTTA

Рис. 15. Схема возникновения инсерции II у видов Ьетпа и \VolJJia. Треугольниками обозначены вставки. Одинаковым цветом изображены одинаковые повторы.

Интересно отметить, что близкородственные виды Ь.ттог и Ь.&ЬЬа значительно отличалась друг от друга по длине и нуклеотидному составу инсерции (I. Так, инсерция Ь^ЛЬа (1004 п.н.) в несколько раз превышала по длине инсерцию II Ь.пипог (244 п.н.).

Анализ состава данной вставки позволил выявить многочисленные повторы, как строго специфичные для инсерции II, так и встречающиеся в последовательности инсерции I. Так, инсерция II вида ЬЬа в своем составе имела протяженные последовательности, аналогичные инсерции I. Интересно также, что вид Ь.пипог в составе инсерции II имеет тот же иимЫЛЯжСКАСМТА повтор. Исходя из чего, можно предположить, что возникновение инсерций I и II шло не хаотично, а имело какую-то закономерность, связанную с целым 15-нуклеотидным повтором или его частями.

Помимо протяженных инсерций виды Ьешпасеае характеризовалась специфичными точковыми заменами. Так. вид ЬмедшпосНаНй обладал четырьмя видоспсцифичными заменами. Помимо инсерций I и II у ЬмецтпосНаШ был также обнаружен ряд коротких, 4-6 п.н., видоспецифичных делеций. Вид ]У.аггИка характеризовался тремя видоспецифичными точковыми заменами.

Анализ последовательности интрона Ьапс]оМа ргтс1а!а. также как и в случае хпДНК, обнаружил большее сходство с видами Ьетпа, чем со Бр^гос/е/а.

Последовательность интрона Брп-ос1е1а ро1угЫ:а была самой короткой - 1180 п.н, за счет отсутствия протяженных инсерций I и II, характерных для других родов Ьетпасеае. При этом в Ь/с интроне Б.ро1уг1ига были выявлены 33 нуклеотидная инсерция и достаточно большое количество коротких вставок (4-8 н.п.). Хотелось бы особо подчеркнуть, что по нуклеотидному составу, характеру замен и инделей наблюдалось значительное сходство Ь/с интрона гена пас/1 8ри-ос1е1а с последовательностью представителей семейства Атасеае, а не с Ьетпасеае (рис.13).

На основе данных полиморфизма Ь/с интрона были рассчитаны межродовые и межвидовые генетические расстояния и построены дендрограммы (Ш и МР) (рис. 16).

Значение межвидовых генетических различий у видов Ьетпа в среднем составило 0.005. Что касается Ь. аедитосНаНз, то, как и в исследованиях ядерного и хлоропластного геномов, данный вид занимает наиболее отдаленное положение среди других видов рода.

Как было показано, род Ьапс1о1Иа оказался ближе к Ьетпа (0.014) и \Volffia (0.027), чем к Бр^гос/е/а (0.037).

Анализ внутривидовой вариабельности Ь/с интрона гена пас!1 выявил полиморфизм только для вида Ь.пипог (было обнаружено четыре митотипа).

Анализ дендрограмм показал, что тип кластеризации образцов и состав клад на обоих N1- и МР-деревьях в основном совпадает. Так, род Ьетпа образует монофилетичный кластер, в котором наиболее отдаленное положение занимает вид ЬмедитосНаИБ. Представители родов ЬапсЫйа и }Уо1(Аа формируют сестринские ветви к группе, образованной видами I,етпа, тогда как БрхгоскЬ занимает базальное положение.

L*n<ututK>(iT« ав/ 1лпти |д pert о я 2.5 1*МГ1ЛН<Г|ПГ|Г*ПЯ7 3

L*rma|apc>nca 1 J L*nn.ini!nm 19 г L»nri4iuMortr«aa j

L. turinni'or.i/ ij.iporilci

Ltrm.amlnnf ij 1 g Lwir^nilrr" 1 I Lonru 11|||Ч>Г 6 1 Lrnrnpilmr 2

L. minor

fij'ti lu'ii'i W i' í Y" L«rrriJHilw./lcj4.1

tl 1Я1 Jlr-Я 14 1 L*nriatil«ulcjr.l L^'iTiflti (•» ilr-Я 9.1

L. trisutcz

■ц»ппл girt»a э □ Lerm« gnu J1 О n* gtrt-»* s о L>ftiTgiiaja»Q

; L.p/ЬЬя

-^T-ñifT:

-frarnäjiTfifca I В "

r b.acqulncctlnlis iWoifUa Z (.aruloltla

r Splrodola

!ГЧТОГЯШПЦ.

q.ilii:KtwjFi,Jvinra l-t

н.гегтшйгго-i Plstla,

Monstcra

r«f»tu j diiiLio.'j 1 а

Рис. 16. МР дендрограмма ieneiпческих различии на основе данных анализа последовательностей интронажк// мтДИК у представителей семейства Lemnaceae и родственного семейства Агасеае.

Анализ доменов нитрона nadl представителей Lemnaceae. Известно, что интрон Ь/с гена nadl относится к интронам группы II, последовательности которых несут определенную функциональную нагрузку, связанную с самосплайсингом, и характеризуются наличием консервативных и полуконсервативных мотивов, определяющих вторичную структуру пре-РНК (Kelchner S.A., 2002).

В результате анализа полученных 26 последовательностей Ь/с интрона гена nadl Lemnaceae и Агасеае впервые идентифицированы границы всех шести доменных участков, а также внутридоменных петель и шпилек, определяющих согласно модели Ф.Михель (1989) вторичную структуру нитронов группы II.

Из шести идентифицированных доменов интрона, наиболее протяженными оказались домены II (156-1251 п.н.) и IV (587-1628 п.н.), в которых произошло

встраивание инссрций I и II. Домены V и VI характеризовались наименьшей длиной (34 п.н. и 14 п.н.) и были полностью консервативны.

Считается, что домены I и V интронов группы II являются абсолютно необходимыми для процесса сплайсинга (Qin and Pyle., 1998; Pyle and Lambowitz., 2006). Как показал анализ структуры интрона nadl Lemnaceae, именно эти домены были крайне консервативны, в их составе не наблюдалось никаких значительных перестроек.

По всей видимости, как качественная, так и количественная неоднородность мутационных изменений, яипяется обшей особенностью интронов группы II и может характеризовать степень функциональной значимости, как отдельных доменов, так и всего интрона в целом.

Таким образом, впервые была определена и охарактеризована последовательность Ь/с интрона гена nadl митохондриального генома Lemnaceae. Для 26 образцов Lemnaceae и Агассас всего было проанализировано 43025 п.н. мтДНК. Данные анализа митохондриального генома, так же как и хлоропластного, показали большее родство Landoltia с Lemna и Wolffia, чем со Spirodela, что еще раз подтверждает правильность выделения L.punctata в отдельный род.

Анализ интрона Ь/с гена nadl у представителей Lemnaceae обнаружил, что уровень полиморфизма по нуклеотидным заменам был недостаточно высокий. Однако у всех взятых в анализ Lemnaceae была показана большая вариабельность по характеру инделей.

Для видов Lemnaceae были выявлены специфические изменения последовательностей анализируемого участка мтДНК, которые можно считать видо- и родоспецифичнымц и использовать для дальнейших таксономических и филогенетических исследований рясковых и идентификации видов.

Впервые для покрытосеменных описана такая протяженность интрона группы II, а также значительная разница в длине интрона внутри одного семейства (от 1180 п.н. (S. polyrhiza) до 3295 п.н. (L. gibba)). Ранее считалось, что интроны группы II отличаются достаточно консервативным составом и значительной вариабельности по их длине выявлено не было (Агасеае 1169-1201 п.н.; Orchidaceae - 1216-1500 п.н.; Cucurbitaceae 1411-1551 п.н. (Won and Renner, 2003)), так как предполагалось, что чрезмерное увеличение размера интрона может препятствовать его правильному сплайсингу.

В ходе работы были охарактеризованы основные мотивы интрона Ь/с гена nadl мтДНК Lemnaceae, определяющие вторичную структуру интрона. Было показано, что Ь/с интрон гена nadl Lcmnaccae имеет все основные домены и мотивы, характерные для интронов группы II. При этом было обнаружено, что накопление мутаций (протяженные индели) не затрагивало функционально значимых доменов и мотивов.

В результате анализа вариабельности интрона гена nadl было показано, что эта область мтДНК может с успехом использоваться для решения таксономических и филогенетических задач у Lemnaceae наряду с хп ДНК.

Филогенетические отношении у анализируемых видов Lemnaceae: данные молекулярного анализа идериого, хлоропластного и митохондриалыюго геномов.

Как показал анализ, филогения видов и родов Lemnaceae, определенная по всем трем геномам, в значительной степени коррелирует между собой. Видовые и внутривидовые составы кластеров были одинаковы. Выявлена монофилетичность кластера видов Lemna, в которой наиболее отдаленное положение занимает вид L.aeqttinoctialis. Обособленное положение L.aequinoctialis от остальных видов Lemna подтверждает возможность повышения таксономического статуса секции Alalae, куда вместе с L.aequinoctialis входит еще один близкородственный вид - L.perpusilla.

Некоторые расхождения в филогении ядерного и цитоплазматическнх геномов касались отношения Spiroclela-Landoltia. Так показано, что согласно данным анализа ядерной ДНК род Landoltia кластеризуется вместе со Spirodela, из состава которого он недавно был выделен, тогда как результаты анализа мтДНК и хпДНК выявляют большее родство Landoltia с Lemna и Wolffia, чем со Spirodela. Филогенетический анализ цитоплазматическнх геномов рясковых обнаружил парафилетичность подсемейства Lemnoideae (Spirodela, Landoltia и Lemna), во всех случаях род Spirodela занимает базальное положение по отношению к Landoltia и Lemna. Как отмечал Д.Лес (Les et al., 2002), чтобы устранить эту парафилетичность необходимо, по всей видимости, дальнейшее выделение родов Landoltia и Spirodela в самостоятельные подсемейства.

При сравнении полученных результатов по внутривидовой вариабельности ядерного генома с вариабельностью хлоропластного и митохондриального геномов оказалось, что представители видов L.minor, L.trisulca и S.polyrhiza обладали низким уровнем внутривидового разнообразия последовательностей цитоплазматическнх геномов. В целом низкая внутривидовая вариабельность цитоплазматических геномов по сравнению с вариабельностью последовательностей ядерного генома рясковых была отмечена и ранее (Crawford and Landolt., 1993; Jordan et al., 1996).

Таким образом, сравнительный молекулярный анализ показал, что филогенетические отношения видов и родов Lemnaceae, выявленные в результате анализа полиморфизма ядерного, хлоропластного и митохондриального геномов, в значительной степени коррелируют и в целом соответствуют филогении, определенной по морфо-физиологическим и биохимическим данным.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Проведен молекулярный анализ вариабельности ядерного генома в целом (RAPD, AFLP), а также последовательностей трех адаптивно-значимых семейств генов для 84 представителей 8 видов 4 родов семейства Lemnaceae, отобранных в 104 точках на территории Российской Федерации. Определены уровни межродового, межвидового и внутривидового полиморфизма.

2. Комплексный анализ ядерного генома образцов видов L.minor, L.trisulca и S.polyrhiza методами RAPD, AFLP и DDP не выявил корреляции между степенью вариабельности нуклеотидных последовательностей и географической удаленностью образцов, а также природпо-экологическими условиями.

3. В результате анализа вариабельности хлоропластного генома 24 образцов 4 родов 9 видов Lemnaceae охарактеризованы последовательности трех межгенных участков (trnL-irnF, trnT-trnL, IrnT-lmY) и интрона гена rpSlô. Выявлены видо- и родоспецифичные индели и замены, которые можно использовать для дальнейших таксономических и филогенетических исследований Lemnaceae.

4. Проведен анализ вариабельности митохондриального генома Lemnaceae на примере последовательности интрона Ь/с гена nadl. Установлено, что длина этого интрона варьирует от 1180 п.н. у S. polyrhiza до 3295 п.н. у L. gibba. В последовательности интрона Ь/с гена nadl идентифицированы видоспецифичные инсерции и делеции, предложена схема возможной эволюции этого нитрона у Lemnaceae. Охарактеризованы основные домены и мотивы интрона Ь/с гена nadl мтДНК Lemnaceae, характерные для интронов группы II и определяющие вторичную структуру.

6. На основе комплексного молекулярного анализа ядерного, хлоропластного и митохондриальных геномов установлены филогенетические отношения анализируемых видов и родов Lemnaceae, которые в целом соответствуют филогении, определенной по морфо-физиологическим и биохимическим данным.

ПУБЛИКАЦИИ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Рыжова Н.Н, Мартиросян Е.В, Колганова Т.В., Горюнова C.B., Кочиева Е.З. 2006. Характеристика последовательностей спейсера trnL-trnF генов тРНК хлоропластпой ДНК представителей рода Spirodela Семейства Рясковых. // Молекулярная Биология. Т.40. № 6. С. 989-995.

2. Мартиросян Е.В., Рыжова H.H., Скрябин К.Г., Кочиева Е.З. 2008. RAPD-анализ геномного полиморфизма представителей семейства Lemnaceae (Рясковые). // Генетика. Т.44.№3. С. 417-422.

3. Мартиросян Е.В., H.H. Рыжова, К.Г.Скрябин, Кочиева Е.З. 2009. Анализ последовательности нитрона гена rpSló хлоропластного генома представителей семейства Lemnaceae. // Молекулярная Биология. Т.43. № 1. С. 36-43.

4. Мартиросян Е.В. Вариабельность trnL-trnF спейсера хлоропластной ДНК у представителей трех родов семейства Lemnaceae. // Тезисы докладов международной школы-конференции молодых ученых «Системная биология и биоинженерия». Москва, 2005. С. 36-37.

5. Мартиросян Е.В., Рыжова H.H., Кочиева Е.З. Анализ последовательностей trnL-trnF спейсера пластома у представителей Ряски трехдольной (Lemna trisulca).// Сборник статей всероссийской научно-практической конференции «Биотехнология как инструмент сохранения биоразнообразия растительного мира». Волгоград, 2006.С.124-129.

6. Мартиросян Е.В., Кочиева Е.З. Полиморфизм, филогения и таксономия Lemnaceae: данные анализа последовательностей хлоропластного генома. // Тезисы докладов конференции по морфологии и систематике растений, посвященной 300-летию со дня рождения К.Линнея. Москва, 2007. С. 70-71.

7. Мартиросян Е.В. Интрон Ь/с митохондриального гена nadl\ вариабельность у представителей Lemnaceae. // Сборник статей II Всероссийской научно-практической конференции "Биотехнология как инструмент сохранения биоразнообразия растительного мира. Волгоград, 2008. С.280-284.

8. Мартиросян E.B. AFLP анализ геномного полиморфизма представителей семейства Lemnaceae (Рясковые). // Тезисы докладов международной научной конференции молодых ученых "Генетика и селекция растений, основанная на современных генетических знаниях и технологиях". Москва, 2008. С. 47.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Мартиросян, Елена Володяи

ВВЕДЕНИЕ.6.

Глава 1. Обзор литературы.8.

1.1. Ьетпасеае: морфологическая, таксономическая и генетическая характеристика.8.

1.1.1. Ботаническая и таксономическая характеристика

Ьетпасеае.8.

1.1.2. Современная систематика и классификация семейства Ьетпасеае.8.

1.1.3. Морфо-физиологическое описание представителей семейства Ьетпасеае.9.

1.1.3.1. Род ¿едала.10.

1.1.3.2. Род 8рпойе1а.13.

1.1.3.3. ~Род Ьапс1оиш.14.

1.1.3.4. Род ШоЦреНа.14.

1.1.3.5. Род .14.

1.1.4. Пути распространения Ьетпасеае.15.

1.2. Использование Ьетпасеае.15.

1.3. История филогении, систематики и таксономии Ьетпасеае.16.

1.3.1. Таксономические и филогенетические отношения Ьетпасеае.19.

1.3.2. Филогенетическое родство Ьетпасеае и Агасеае Существующие представления о возможном общем происхождении Ьетпасеае иродаР1$Иа семейства Агасеае.24.

1.4. Геном растений и методы его исследования.28.

1.4.1. Уникальные последовательности генома растений.28.

1.4.2. Характеристика основных семейств генов растительного генома.29.

1.4.2.1. Семейство генов устойчивости растений.29.

1.4.2.2. Семейство МАББ-Ьох генов.31.

1.4.2.3.Семейство генов МУВ транскрипционных факторов растений.31.

1.4.3. Молекулярные методы анализа растительного генома.32.

1.4.3.1. Метод АРЬР-анализа.32.

1.4.3.2. Метод КАРБ-анализа.33.

1.4.3.3. Метод БИР-анализа.33.

1.5. Исследование полиморфизма хлоропластного генома для определения таксономии и филогении растений.34.

1.6. Исследование полиморфизма митохондриального генома для определения таксономии и филогении растений.38.

Глава 2. Материалы и методы.41.

Глава 3. Результаты и обсуяедение.47.

3.1. Молекулярный анализ ядерного генома Ьетпасеае.47.

3.1.1. Анализ генома Ьетпасеае КАРО методом.48.

3.1.2. Анализ генома Ьетпасеае АБЬР методом.52.

3.1.2.1. Подбор АРЬР-комбинаций праймер/фермент, выявляющий внутри- и межвидовой полиморфизм у представителей Ьетпасеае.52.

3.1.2.2. АБЬР маркирование представителей Ьетпасеае.53.

3.1.3. Комплексный анализ генетического разнообразия представителей Ьетпасеае с использованием АБЪР- и ЫАРО- систем молекулярного маркирования.55.

3.1.4. Молекулярный анализ основных адаптивно-значимых семейств генов у представителей семейства Ьетпасеае.58.

3.1.4.1. Молекулярный анализ семейства генов резистентности у представителей Ьетпасеае.58.

3.1.4.1.1. Подбор >Ш8-комбинаций праймер/фермент, выявляющий внутри- и межвидовой полиморфизм у представителей Ьетпасеае.58.

3.1.4.1.2. ЫВБ маркирование представителей Ьетпасеае.59.

3.1.4.2. Молекулярный анализ семейства МАОЗ-Ьох генов и их аналогов у представителей Ьетпасеае.63.

3.1.4.3. Молекулярный анализ семейства генов МУВ факторов транскрипции у представителей Ьетпасеае.67.

3.1.5. Сравнительный анализ полиморфизма адаптивно-значимых семейств генов и селективно-нейтральной части ядерного генома Lemnaceae.70.

3.1.6. Анализ полиморфизма гена рибосомального оперона J8Sу представителей Lemnaceae.72.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Молекулярный анализ генома Lemnaceae"

Семейство Lemnaceae (рясковые) объединяет самые мелкие цветковые растения. Его представители отличаются значительной редукцией вегетативных и генеративных органов. Растения этого семейства формируют один листоподобный орган (от 0.3 мм до 12 мм), называемый фрондом. Небольшие размеры фронда, отсутствие четко дифференцированных вегетативных и генеративных органов ограничивает число ясно различимых таксономических дескрипторов.

Многие виды Lemnaceae космополитичны, ареал распространения их довольно широк, что создает дополнительные трудности в определении межвидовых и даже межродовых границ. К тому же, рясковые обладают нестабильным кариотипом, представители одного и того же вида могут иметь разный хромосомный набор (Landolt, 1986), исключая возможность определения видовых границ по кариотипу. В связи с вышесказанным, семейство Lemnaceae относят к одному из самых сложных в систематике цветковых растений (Stockey et al., 1997).

До сих пор до конца не определен таксономический статус самих Lemnaceae. Так, многими систематиками (Daubs.,1965, Stockey et al., 1997; Davis,1995, Duvall et al., 1994, French et al., 1995., Rothwell et al., 2004) Lemnaceae рассматривается как обособленный таксон внутри родственного семейства Агасеае (при этом сохраняя за Lemnaceae его таксономическое название с суффиксом, характерным для обозначения семейств растений) Согласно другим классификациям (Kimura.,1956, Cronquist., 1968, 1988, Hutchinson., 1973, Thorn., 1992) Lemnaceae присваивается статус семейства.

Данные трудности связаны с тем, что долгое время таксономии и филогении Lemnaceae не уделялось должного внимания, а представители рясковых использовались, в основном, в качестве внешних групп в таксономических и филогенетических исследованиях родственных семейств, таких как Агасеае. До настоящего времени не был оценен внутривидовой и межвидовой полиморфизм представителей Lemnaceae. Как было сказано выше, из-за отсутствия четко различимых дескрипторов оценка потенциального генетического разнообразия и реконструкция филогенетических отношений внутри семейства на основе только лишь морфологии невозможна, что делает особенно актуальными молекулярные исследования, в том числе изучение нуклеотидного полиморфизма последовательностей ядерного и цитоплазматических геномов. Однако подобные исследования полиморфизма генома Lemnaceae практически не проводились. Две работы (Les et al., 2002, Rotwell et al., 2004), основанные на оценке вариабельности нескольких участков хлоропластного генома (последовательности генов maiK и rbcL, интроны генов trnK и грПб и спейсер trnL-trnF), дали неоднозначные результаты, которые, как отмечали сами авторы, нуждаются в дальнейших исследованиях.

С учетом такой малой изученности семейства Lemnaceae, целью данной работы явился комплексный молекулярный анализ, охватывающий различные участки как ядерного, так и хлоропластного и митохондриального геномов Lemnaceae. Данное исследование было сфокусировано в основном на видах, произрастающих на территории Российской Федерации.

Для достижения поставленных целей сформулированы следующие задачи: 1. Провести молекулярный RAPD и AFLP анализ вариабельности селективно-нейтральных областей ядерного генома, а также последовательностей адаптивно-значимых семейств генов (семейство NBS-генов устойчивости, семейство MADS-box-гомеозисных генов, семейство MYB-транскрипционных факторов) представителей 8 видов 4 родов семейства Lemnaceae, собранных на территории Российской Федерации.

Определить уровни межродового, межвидового и внутривидового полиморфизма последовательностей ядерного генома.

3. Провести анализ полиморфизма хлоропластного генома 24 образцов 4 родов 9 видов Lemnaceae. Охарактеризовать последовательности трех межгенных участков (trnL-tniF, trnT-tmL, tmT-trnY) и интрона гена rpS16.

4. Провести анализ вариабельности интрона b/с гена nadl митохондриального генома Lemnaceae. Охарактеризовать основные домены и мотивы интрона b/с гена nadl рясковых, характерные для интронов группы II и определяющие вторичную структуру.

Заключение Диссертация по теме "Молекулярная биология", Мартиросян, Елена Володяи

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

2. Комплексный анализ ядерного генома образцов видов L.minor, L.trisulca и S.polyrhiza методами RAPD, AFLP и DDP не выявил корреляции между степенью вариабельности нуклеотидных последовательностей и географической удаленностью образцов, а также природно-экологическими условиями.

3. В результате анализа вариабельности хлоропластного генома 24 образцов 4 родов 9 видов Lemnaceae охарактеризованы последовательности трех межгенных участков (trnL-irnF, tinT-tmL, trnT-trnY) и интрона гена rpS16. Выявлены видо- и родоспецифичные индели и замены, которые можно использовать для дальнейших таксономических и филогенетических исследований Lemnaceae.

4. Проведен анализ вариабельности митохопдриального генома Lemnaceae на примере последовательности интрона Ь/с гена nadl. Установлено, что длина этого интрона варьирует от 1180 п.н. у S. polyrhiza до 3295 п.н. у L. gibba. В последовательности интрона Ь/с гена nadl идентифицированы видоспецифичные инсерции и делеции, предложена схема возможной эволюции этого интрона у Lemnaceae. Охарактеризованы основные домены и мотивы интрона Ь/с гена nadl мтДНК Lemnaceae, характерные для интронов группы II и определяющие вторичную структуру.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Впервые проведено комплексное молекулярное маркирование ядерного, хлоропластного и митохондриального геномов семейства Ьешпасеае. С использованием методов молекулярного мультилокусного анализа, маркирующего как уникальные, так и повторяющиеся участки генома (АРЬР, КАРБ) были определены уровни внутривидовой, межвидовой и межродовой вариабельности последовательностей ядерного генома у представителей Ьешпасеае. АРЬР и ЯАРО маркирование 84 представителей 9 видов Ьетпасеае позволило идентифицировать 546 полиморфных ДНК-фрагментов. На основании данных о вариабельности последовательностей ядерного генома была определена степень сходства геномов, установлены филогенетические связи между исследовавшимися видами и построены дендрограммы. В целом все полученные дендрограммы были конгруэнтны. Анализируемые виды рясковых, в том числе и близкородственные, образовывали отдельные компактные группы, подтверждая свой видовой статус. Исключение составили представители вида ЬЛипот/ега, которые группировались вместе с образцами Ь.]аротса. Формирование такой смешанной группы подтверждает данные морфологического анализа о возможном гибридном происхождении вида Ь.]аротса. Было показано наиболее отдаленное положение вида Ь.аедитосйаПй от остальных видов Ьетпа, значения генетических расстояний между которыми были сравнимы с межродовыми значениями Ьапс1о1Иа — &р1Гос1е1а, &р\го(1е1а - Ьетпа, Ьетпа -Ьапс!оШа. Представители родов Ьапс1оШа и 5рп-пс1е1а обнаружили большее генетическое родство по сравнению с Ьетпа и \Volffia. На основе АРЬР и ИАРО маркеров была проведена молекулярно-экологическая характеристика семейства Ьепшасеае с целью анализа влияния неблагоприятных внешних факторов на уровень внутривидового и межпопуляционного полиморфизма видов Ь.ттог, ЬЛг\$и1са и 8.ро1угЫха. Результаты комплексного анализа ядерного генома не выявили четкой корреляции между изменениями величины геномного полиморфизма и географической удаленностью образцов, а также природно-экологических условий.

Также впервые была определена вариабельность последовательностей адаптивно-значимых семейств генов Ьешпасеае (семейство генов резистентности N88, семейство гомеозисных МАОБ-Ьох генов, гены транскрипционного комплекса МУВ) методом БОР-профайлинга и проведен сравнительный анализ полученных результатов с данными маркирования эволюционно-нейтральных областей генома. Кроме того, было показано, что ВОР-профайлинг по всем исследуемым генным семействам позволил определить полиморфизм последовательностей генома Lemnaceae на разных таксономических уровнях, включая внутривидовой

Анализ вариабельности последовательности фрагмента гена 18S рРНК показал, что данная область ядерного генома может использоваться для выявления филогенетических отношений у Lemnaceae на межродовом уровне, однако не выявляет межвидовой и внутривидовой полиморфизм.

Для исследования последовательностей цитоплазм атических геномов было отобрано 24 образца 9 видов рясковых. Были охарактеризованы последовательности спейсерных участков (tmL-trnFtmT-trnL, trnT-trnY) и интрона (интрон гена rpSló) хлоропластного генома Lemnaceae и Агасеае. В среднем для каждого образца было проанализировано 3394 п.н. Анализ четырех некодирующих областей хлоропластного генома у представителей Lemnaceae выявил высокий уровень полиморфизма этих участков. Была показана большая вариабельность по длине исследуемых областей хпДНК, а также для каждого вида Lemnaceae были выявлены специфические изменения последовательностей анализируемых участков хлоропластного генома, которые можно считать видо- и родоспецифичными и использовать для дальнейших таксономических и филогенетических исследований рясковых и идентификации видов. Для некоторых видов Lemnaceae, помимо межродового и межвидового, был впервые выявлен внутривидовой полиморфизм и определены гаплотипы хпДНК. Данные молекулярного анализа хлоропластного генома показали большее родство Landoltia с Lemna и Wolffia, чем со Spirodela, что с одной стороны полностью подтверждает правомочность выделения L.punctata в отдельный род, с другой выявляет гораздо меньшее сходство пластома Landoltia и Spirodela, чем предполагалось ранее.

Также впервые был проведен анализ вариабельности интрона Ь/с гена nadl митохондриального генома рясковых. Выявлен ряд протяженных видоспецифичных инделей и точковых замен. Были определены уровни межродового, внутриродового и внутривидового полиморфизма Lemnaceae. Установлено, что длина этого интрона варьирует от 1180 п.н. у S. polyrhiza до 3295 п.н. у L. gibba. В последовательности интрона Ь/с гена nadl идентифицированы видоспецифичные инсерции и делеции, предложена схема возможной эволюции этого интрона у Lemnaceae. Были охарактеризованы основные домены и мотивы интрона Ь/с гена nadl мтДНК Lemnaceae, характерные для шггронов группы II и определяющие вторичную структуру. При этом было обнаружено, что накопление мутаций (протяженные индели) не затрагивало функционально значимых доменов и мотивов.

По результатам комплексного молекулярного анализа Lemnaceae, включающего исследование полиморфизма ядерного, хлоропластного и митоховдриального геномов, были определены филогенетические отношения у представителей семейства Lemnaceae.

Проведена сравнительная оценка филогении по ядерному, хлоропластному и митохондриальному геномам. Выявлена парафилетичность подсемейства Lemnoideae, в составе которого род Spirodela занимает базальное положение. Кроме того, была подтверждена правомочность выделения вида Landoltia punctata из состава Spirodela в отдельный род Landoltia

Таким образом, сравнительный молекулярный анализ показал, что филогенетические отношения видов и родов Lemnaceae, выявленные в результате анализа полиморфизма ядерного, хлоропластного и митоховдриального геномов, в значительной степени коррелируют и в целом соответствуют филогении, определенной по морфо-физиологическим и биохимическим данным.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Мартиросян, Елена Володяи, Москва

1. Антонов А.С. Геносистематика растений. 2006. М.: ИКЦ «Академкнига». 293 стр.

2. Вавилов Н.И. Ботанико-географические основы селекции. В кн.: Теоретические основы селекции. М., 1935, т. 1, с. 17-74.

3. Даниленко Н.Г. Миры геномов органелл. 2003. Мн.: Технология. 494стр.

4. Иванова И.Е. 1973. Таксономия Lemnaceae. Ботанический журнал. 58: 1413—1423.

5. Кочиева Е.З., Рыжова Н.Н., Храпалова И.А., Пухальский В.А. 2002. Использование метода RAPD анализа в определении генетического полиморфизма и филогенетических связей у представителей рода Lycopersicon (Toum) Mill. Генетика. 38(6): 874-880.

6. Кочиева Е.З. и Рыжова Н.Н. 2009. Анализ вариабельности семейства генов устойчивости у представителей вида перца С. annuum. ДАН. 425(2): 1-3.

7. Рыжова Н.Н. 2004. Молекулярной маркирование генома перцев. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук.

8. Троицкий А.В. Исследование по молекулярной филогенетике растений: от внутривидового полиморфизма до макросистематики. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук. М.: МГУ, 1999. 64с.

9. Яцентюк С.П, Вальехо-Роман К.М, Самигуллин Т.Х, Викстрем Н, Троицкий А.В. 2001. Эволюция Lycopodiaceae по результатам секвенирования спейсерных последовательностей генов хлоропластной рРНК. Генетика. 37: 1274-1280.

10. Aagesen L., Sanso А. М. 2003. The phylogeny of the Alstroemeriaceae, based on morphology, rps!6 intron, and rbcL sequence data. Systematic Botany. 28: 47-69.

11. Abe H., Urao Т., Ito Т., Seki M., Shinozaki K., Yamaguchi-Shinozaki K. 2003. Arabidopsis AtMYC2 (bHLH) and AtMYB2 (MYB) function as transcriptional activators inabscisic acid signaling. Plant Cell 15: 63—78.

12. Abdalla AM., Reddy O.U., El-Zik K.M, Pepper A.E. 2001. Genetic diversity and relationships of diploid and tetraploid cottons revealed using AFLP. TheorAppl Genet. 102: 222229.

13. Ahlert D., Piepenburg K., Kudla J., Bock R. 2006. Evolutionary origin of a plant mitochondrial group II nitron from a reverse transcriptase/maturase-encoding ancestor. J. Plant Res. 119:363-371.

14. Alston R. E. 1966. Chemotaxonomy or biochemical systematics. Pp.33-56 in Comparative phytochemistry, ed. T. Swain. New York: Academic Press.

15. AJtintas S., Toklu F., Kalkas S., Kilian B., BrandoHni A., Ozkan H. 2008. Estimating genetic diversity in durum and bread wheat cultivars from Turkey using AFLP and SAMPL markers. Plant Breeding. 127: 9-14.

16. Alvares I., Wendel J. F. 2003. Ribosomal ITS sequences and plant phylogenetic inference. Molecular Phylogenetics and Evolution. 29: 417— 434.

17. Andersson C.L., Chase M. W. 2001. Phylogeny and classification of Marantaceae. Botanical Journal of the Linnean Society 135: 275-287.

18. Andersson C.L., Rova J.H.E. 1999. The rpS16 intron and the phylogeny of the Rubioideae (Rubiaceae). Plant Syst. Evol. 214: 161-186.

19. Applequist W. L., Wallace R. S. 2000. Phylogeny of the Madagascan endemic family Didiereaceae. Plant Systematics and Evolution. 221: 157-166.

20. Arabidopsis Genome Initiative. Analysis of the genome sequence of the flowering plant Arabidopsis thaliana. 2000. Nature. 408: 796-815.

21. Arcade A., Anselin F., Rampant P.F., Lesage M.C., Paques L.E. and Prat D. 2000. Application of AFLP, RAPD and ISSR markers to genetic mapping of European and Japanese larch. Theor Appl Genet. 100 (2): 299-307.

22. Bakker F.T., Culham A., Pankhurst C. E., Gibby M. 2000. Mitocondrial and chloroplast DNA-based phylogeny of Pelargonium (Geraniaceae). American Journal of Botany. 87(4):727 — 734.

23. Baker W.J., Hedderson T. A., Dransfield J. 2000. Molecular phylogenetics of subfamily Calamoideae (Pahnae) based onnrDNA ITS and cpDNA rpS16 intron sequence data. Molecular Phylogenetics and Evolution. 14: 195—217.

24. Baldwin B. G. 1992. Phylogenetic utility of the internal transcribed spacers of nuclear ribosomal DNA in plants: an example from the Compositae. Molecular Phylogenetics and Evolution 1: 3—16.

25. Baldwin B. G., Sanderson M. J., Porter J. M., Wojciechwski M. F., Campbell C. S., Donoghue M. J. 1995. The ITS region of nuclear ribosomal DNA: a valuable source of evidence on angiosperm phylogeny. Annals of the Missouri Botanical Garden 82: 247—277.

26. Behera T., Gaikward A., Singh A., Staub J. 2007. Relative efficiency of DNA markers (RAPD, ISSR and AFLP) in detecting genetic diversity of bitter gourd (Momordica charantia L.). Journal of the Science of Food and Agriculture. 88 (4): 733 — 737.

27. Belaj A., Satovic Z., Ismaili H., Panajoti D., I. Trujillo. 2003. RAPD genetic diversity of Albanian olive germplasm and its relationships with other Mediterranean countries. Euphytica. 130:387-395.

28. Bellstedt D. U., Linder H. P., Harley E. H. 2001. Phylogenetic relationships in Disa based on noncoding trnL-trnF chloroplast sequences:evidence of numerous repeat regions. American Journal of Botany. 88: 2088-2100.

29. Bennetzen J.L. 2000.Transposable elements contributions to plant gene and genome evolution. Plant Mol. Biol. 42: 351 -369.

30. Besse P., Silva D., Bory S., Grisoni M„ Le Bellec F. and Duval M-F. 2004. RAPD genetic diversity in cultivated vanilla: Vanilla planifolia, and relationships with V. tahitensis and V. pompona. Plant Science. 167: 2379-385.

31. Binelli G., Bucci G. 1994. A genetic linkage map of Picea abies Karst., based on RAPD markers, as a tool in population genetics. Theor. Appl. Genet. 88: 283-288.

32. Borsch T., Hilu K. W., Quandt D., Wilde V., Neinhuis C., Bartholott W. 2003. Noncoding plastid trnT-trnF sequences reveal a well resolved phylogeny of basal angiosperms. Journal of Evolutionary Biology. 16: 558—576.

33. Bottini M.C.J., De Bustos A., Jouve N., and Poggio L. 2002. AFLP characterization of natural populations of Berberis (Berberidaceae) in Patagonia, Argentina. Plant Syst. Evol. 231: 133-142.

34. Boudvillain M., Pyle A.M. 1998. Defining functional groups, core structural features and inter-domain tertiary contacts essential for group II intron self-splicing: a NAIM analysis. EMBO J. 17:7091-7104.

35. Brown R.N., Myers J.R. 2002. A genetic map of squash (Cucurbita ssp.) with randomly amplified polymorphic DNA markers and morphological markers. Am Soc Hortic Sei. 127:568— 575.

36. Budyakova A.A, Ignatov M.S, Yatsentyuk S.P, Troitsky A.V. 2003. Systematic position of Habrodon (Habrodontaceae, Musci) as inferred from nuclear ITS 1 and ITS2 and chloroplast trnL intron and trnL-trriF spacer sequence data. Arctoa. 12: 137-150.

37. Castellarin S.D., Pfeiffer A., Sivilotti P., Degan M., Peterlunger E., Di Gaspero G. 2007. Transcriptional regulation of anthocyanin biosynthesis in ripening fruits of grapevine under seasonal water deficit. Plant, Cell and Environment. 30: 1381—1399.

38. Cedroni M.L., Cronn R.C., Adams K.L., Wilkins T.A, Wendel J.F. 2003. Evolution and expression ofMYB genes in diploid and polyploid cotton. Plant and Molecular Biology.51:313—325.

39. Chase M. W., Soltis D. E.,. Olmstead R. G et al. (35 coauthors). 1993. Phylogenetics of seed plants: an analysis of nucleotide sequences from the plastid gene rbcL. Ann. Mo. Bot. Gard. 80:528-580.

40. Chen J., Pachanoor D., Richard H., David N., Chih-Cheng C. 1995. Interspecific relationships of Alocasia revealed by AFLP analysis. Nucleic Acids Research. 23, N21:4407-4414.

41. Chen J., Henny R.J, Devanand P.S., Chao C.T. 2006. AFLP analysis of nephthytis (Syngonium podophyllum.Schott) selected from somaclonal variants. Plant Cell Rep. 24: 743749.

42. Chen J., D. Chen, W. R. Gituru, Q. Wang, Y-H Guo. 2004. Evolution of apocarpy in Alismatidae using phylogenetic evidence from chloroplast rbcL gene sequence data. Bot. Bull. Acad. Sin. 45: 33-40.

43. Clio Y. and Palmer J. D. 1999. Multiple acquisitions via horizontal transfer of a Group I intron in the mitochondrial coxl gene during evolution of the Araceae Family. Mol. Biol. Evol. 16(9):1155-1165.

44. Clegg M. T„ Gaut B. S., Learn G. H., Morton B. R. 1994. Rates and patterns of chloroplast DNA evolution. PNAS. 91: 6795-6801.

45. Cominelli E, Galbiati M, Vavasseur A, Conti L, Sala T, Vuylsteke M, Leonliardt N, Dellaporta S.L, Tonelli C. 2005. A guard-cell-specific MYB transcription factor regulates stomatal movements and plant drought tolerance. Curr Biol. 12;15(13):1196-2000.

46. Cooley M.B., Pathirana S., Wu H.J., Kach-roo P., Klessig D.F. 2000. Members of the Arabidopsis HRT/RPP8 family of resistance genes confer resistance to both viral and oomycete pathogens. Plant Cell. 12: 663-676.

47. Crawford D. J. and. Landolt E. 1993. Allozyme studies in Spirodela (Lemnaceae): variation among conspecific clones and divergence among the species. Systematic Botany. 18(3): 389-394.

48. Crawford D. J. and Landolt E. 1995. Allozyme divergence among species of Wolffia (Lemnaceae). Plant Systematics and Evolution. 197: 59—70.

49. Crawford D. J., Landolt E, D. H. Les, and E. Tepe. 1995. Allozyme divergence among species of Wolffiella (Lemnaceae). American Journal of Botany. 82: 122.

50. Crawford D. J., Landolt E and D. H. Les. 1996. An allozyme study of two sibling species of Lemna (Lemnaceae) with comments on their morphology, ecology, and distribution. Bulletin of the Torrey Botanical Club. 123: 1—6.

51. Crawford D. J., Landolt E, D. H. Les and E. Tepe. 1997. Allozyme variation and the taxonomy of Wolffiella (Lemnaceae). Aquatic Botany. 58: 43-54.

52. Crawford, D.J., Landolt, E., Les, D.H., Kimball, R.T. 2001. Allozyme studies in Lemnaceae: variation and relationships in Lemna sections Alatae and Biformes. Taxon. 50: 987— 999.

53. Cronn R. C., Small R. L., Haselkom T., Wendel J. F. 2002. Rapid diversification of the cotton genus (Gossypiwn: Malvaceae) revealed by analysis of sixteen nuclear and chloroplast genes. American Journal of Botany. 89: 707-725.

54. Cronquist, A. 1968. The evolution and classification of flowering plants. Boston: Houghton Mifflin.

55. Cronquist, A. 1988. The evolution and classification of flowering plants, 2nd edition. Bronx: New York Botanic Gardens.

56. Dahlgren, R. M. T., H. T. Clifford, and P. F. Yeo. 1985. The families of monocotyledons: structure, evolution, and taxonomy. Berlin: Springer-Verlag.

57. Daubs E. H. 1965. A monograph of Lemnaceae. Illinois Biological Monographs 34. Urbana: The University of Illinois Press.

58. Davis J.I. 1995. A phylogenetic structure for the monocotyledons, as inferred from chloroplast DNA restriction site variation, and a comparison of measures of clade support Syst. Bot. 20: 503-527.

59. Demesure B, Sodzi N, Petit R.J. 1995. A set of universal primers for amplication of polymorphic non-coding regions of mitochondrial and chloroplast DNA in plants. Mol Ecol. 4: 129-131.

60. Downie S. R., Katz- Downie S. 1999. Phylogenetic analysis of chloroplast rps!6 intron sequences reveals relationships within the woody soudiera African Apiaceae subfamily Apioideae. Canadian Journal of Botany. 77: 1120-1135.

61. Doyle J. J., Doyle J. L., Palmer J. D. 1995. Multiple independent losses of two genes and one intron from legume chloroplast genomes. Systematic Botany. 20: 272—294.

62. Duvall, M.R., Chase, M.W., Clark, W.D., Kress, W.J., Hills, H.G., Eguiarte, L.E., Smith, J.F., Gaut, B.S., Zimmer, E.A., Leam Jr. 1993. Phylogenetic hypotheses for the monocotyledons constructed from rbcL sequence data. Ann. MO Bot. Gard. 80: 607-619.

63. Duff R. J., Nickrent D.L. Phylogenetic relationships of land plants using mitochondrial small-subunit rDNA sequenses. Ibid. 1999. 86: 372-386

64. Ebrahimi R., Zamani Z., Kashi A. 2009. Genetic diversity evaluation of wild Persian shallot {Allium hirtifolium Boiss.) using morphological and RAPD markers. Scientia Horticulture. 119(4):345-351.

65. Edwards K. J., Gadek P. A. 2001. Evolution and biogeography of Alectryon (Sapindaceae). Molecular Phylogenetics and Evolution. 20: 14—26.

66. Edwards S.K., Johonstone C., Thompson.C.A. 1991. Simpl and rapid method for die preparation ofplant genomic DNA for PCR analysis. Nucleic Acids Res. 19: 1349.

67. Ercisli S., Orhan E., Esitken A., Yildirim N., Agar G. 2008. Relationships among some cornelian cherry genotypes (Comus mas L.) based on RAPD analysis. Genet Resour Crop Evol. 55:613-618.

68. Esselman E. J., Crawford D. J., Brauner S., Stuessy T. F., Anderson G. J. and Silva M. 2000. RAPD marker diversity within and divergence among species of Dendroseris (Asteraceae: Lactuceae). American Journal of Botany. 87:591-596.

69. Estes D., Small R.L. 2008. Pliylogenetic relationships of the monotypic genus AmphiaiUhus (Plantaginaceae tribe Gratioleae) inferred from chloroplast DNA sequences. Systematic Botany. 33:176-182.

70. Feliner G. N., Aguilar J. F., Rossello J. A. 2002. Reticulation or divergence: the origin of a rare serpentine endemic assessed with chloroplast, nuclear, and RAPD markers. Plant Systematics and Evolution. 231: 19-38.

71. Friesen N., Fritsch R. M., Pollner S., Blattner F. R. 2000. Molecular and morphological evidence for an origin of the aberrant genus Milula within the Himalayan species of Allium (Alliaceae). Molecular Phylogenetics and Evolution. 17: 209-218.

72. French J. C„ Chung M. G., and Hur Y. K. 1995. Chloroplast DNA phylogeny of the Ariflorae. Pp. 255-275 in Monocotyledons: systematics and evolution, volume 1, eds. P. J. Rudall, P. J. Cribb, D. F. Cutler, and C. J. Humphries. Kew: Royal Botanic Gardens.

73. Freudenstin, J. V., and M. W. Chase. 2001. Analysis of mitochondrial nadPo-z intron sequences in Orchidaceae: utility and coding of length-change characters. Syst. Bot. 26: 643— 657.

74. Fedorova O., Pyle A.M. 2008. A conserved element that stabilizes the group II intron active site. RNA. 14: 1048-1056.

75. Gustavsson L. 2008. Genetic Diversity in Fruit and Berry Crops Estimated with Molecular Markers. Doctoral diss. Dept. of Plant Breeding and Biotechnology, SLU. Acta Universitatis Agriculturae Sueciae vol. 2008:4.

76. Gallois A., Audran J.C., Burrus M, 1998. Assessment of genetic relationships and population discrimination among Fagus sylvatica L. by RAPD. Theor Appl Genet. 97:211-219.

77. Garkava-Gustavsson. L. and Nybom. H. 2007. Genetic diversity in a collection of apple (Malus domestica Borkh.) cultivars as revealed by RAPD markers. International Journal of Horticultural Science. 13: 1—11.

78. Gautheier M.,.Barabe D, Bruneau A. 2008. Molecular phylogeny of the genus Pliilodendron (Araceae): delimitation and infrageneric classification. Botanical Journal of the Linnean Society. 156: 13-27.

79. Ge S., Li A., Lu B. R., Zhang S. Z., Hong D. Y. 2002. A phylogeny of the rice tribe Oryzeae (Poaceae) based on matK sequence data. American Journal of Botany. 89: 1967—1972.

80. Gielly L., Taberlet P. 1994. The use of chloroplast DNA to resolve plant phylogenies: noncoding versus rbcL sequences. Mo I. Biol. Evol. 11: 769—777.

81. Gimenes M. A., Lopes C. R. and Vails J. F. 2002. Genetic relationships among Arachis species based on AFLP. Genet. Mol. Biol. 25 (3): 349-353.

82. Goff S.A., Ricke D., et al (53 authors). 2002. A draft sequence of the rice genome (Oryza saliva L. ssp.japonica). Science. 296(5565): 92-100.

83. Golan-Goldhirsh A., Barazani O., Wang Z. S., Khadka D. K., Saunders J. A., Kostiukovsky V., and Rowland L. J. 2004.Genetic relationships among Mediterranean Pistacia species evaluated by RAPD and AFLP markers. Plant Syst. Evol. 246: 9-18.

84. Golenberg E. M., Clegg M. T., Durbin M. L., Doebley J., Ma D. P. 1993. Evolution of a non-coding region of the chloroplast genome. Mol. Phylogenet. Evol. 2:52-64.

85. Goulao L., Cabrita L., Oliveira C.M., Leitao J. 2001. Comparing RAPD and AFLP analysis in discrimination and estimation of genetic similarities among apple (Malus domestica Borkh) cultivars. Euphytica. 119: 259-270.

86. Graham S. W., Reeves P. A., Burns A. C., Olmstead R. G. 2000. Microstructural changes in non-coding DNA: interpretation, evolution and utility of indels and inversions in basal angiospermphylogenetic inference. Int. J. Plant Sci. 161:S83-S96.

87. Grattapaglia D., Sederoff R. 1994. Genetic Linkage Maps of Eucalyptus grandis and Eucalyptus urophylla Using a Pseudo-Testcross: Mapping Strategy and RAPD Markers. Genetics.131: 1121-1137.

88. Hansen A., Hansmann S., Samigullin T., Antonov A., Martin W. 1999. Gnetum and the angiosperms: molecular evidence that their shared morphological characters are convergent, rather than homologous. Mol. Biol. Evol. 16:1006-1009.

89. Hartmann S., Nason J. D., Bhattacharya D. 2002. Phylogenetic origins of Lophocereus (Cactaceae) and the senita cactus-senita moth pollination mutualism. American Journal of Botany. 89: 1085-1092.

90. Hartog, C. Den. 1969. Proposal to conserve the generic name 976 Wolffia Horkel ex Schleiden (1844) (Lemnaceae) versus Wolffia Schreber (Flacourtiaceae), and by retypification against Wolffia Horkel ex Schleiden (1839) (Lemnaceae). Taxon. 18: 591-592.

91. Hartog, C. Den. 1975. Thoughts about the taxonomical relationships within the Lemnaceae. Aquatic Botany. 1: 407—416.

92. Hartog, C. Den. and F. van der Plas. 1970. A synopsis of the Lemnaceae. Blumea. 18: 355-368.

93. Hiesel R., Von Haeseler A., Brennicke A. 1994. Plant mitochondrial nucleic acid sequences as a tool for phylogenetic analysis. Proc. Nat. Acad. Sci. 91: 634-638.

94. Hipp A.L. and Weber J.A. 2008. Taxonomy of Hill's oak (Quercus ellipsoidalis E.J. Hill): Evidence from AFLP data. Systematic Botany. 33: 148-158.

95. Hirahaya, M. and Y. Kadono. 1995. Biosystematic study of Lemna minor L. sensu lato (Lemnaceae) in Japan with special reference to allozyme variation Acta Phytotaxonomica et Geobotamca. 46: 117-129.

96. Hendrian., Kondo K. 2007. Molecular phylogeny of Ochrosia sensu lato (Apocynaceae) based on rpsl6 intron and ITS sequnce data: supporting the inclusion of Neisosperma. Chromosome botany. 2: 133-140.

97. Hoot S. B., Culliam A., Crane P. R. 1995. The utility of atpB gene sequences in resolving phylogenetic relationships: comparison with rbcL and 18S ribosomal DNA sequences in the Lardizabalaceae. Annals of the Missouri Botanical Garden. 82: 194—208.

98. Jaccard P. Nouvelles researches sur la distribution florale. 1908. Bull. Soc. Vaud. Sci. Nat. 44:223-270.

99. Jacobson. A, Hedren. M. 2007. Phylogenetic relationships in Alisma (Alismataceae) based on RAPDs, and sequence data from ITS and tmL. Plant Systematics and Evolution. 265 (1-2): 27-44.

100. Jiang C., Gu X., Peterson T. 2004. Identification of conserved gene structures and carboxy-terminal motifs in the Myb gene family of Arabidopsis and Oryza sativa L. ssp. indica. Genome Biology. 5:R46.

101. Jones J.D.G. 2001. Putting knowledge of plant disease resistance genes to work. Curr. Opin. Plant Biol. 4:281-287.

102. Jonson L. A., Soltis D. E. 1994. malK DNA sequence and phylogenetic reconstruction in Saxifragaceae s.s. Systematic Botany 19: 143-156.

103. Jordan W.C., Courtney M.W. and Neigel J.E. 1996. Low levels of intraspecific genetic variation at a rapidly evolving chloroplast DNA locus in North American duckweeds (Lemnaceae). American Journal of Botany. 83 (4): 430-439.

104. Karatas H. and Agaoglu Y. S. 2008. Genetic diversity among Turkish local grape accessions (Wis vinifera L.) using RAPD markers. Hereditas. 145: 58 63.

105. Karp A., Edvards K Molecular techniques in the analysis of the extent and distribution of genetic diversity. Molecular genetic techniques for plant genetic resourse. Report of an IPGRI Workshop, oktober 1995. Rome, Italy. 1997 P. 11-22.

106. Kelchner S.A., Clark L.G. 1997. Molecular evolution and phylogenetic utility of the chloroplast rpl!6 intron in Chusquea and the Bambusoideae (Poaceae). Molecular Phylogenetics and Evolution. 8:385-397.

107. Kelchner S. A. 2000. The evolution of non-coding chloroplast DNA and its application in plant systematics. Ann.MOBot.Gard. 87:499-527.

108. Kelchner S.A. 2002. Group II introns as phylogenetic tools: structure, function and evolutionary constraints. American Journal of Botany. 89: 1651—1669.

109. Kimura, Y. 1956. Systeme et phylogenie des monocotyledones.Notulae Systematicae, Herbier du Museum de Paris. 15: 137-159.

110. Kimura M. 1980. A simple method for estimating evolutionary rates base substitutions through comparative studies of nucleotide sequences. J. Mol. Evol. 16. 111—120.

111. Kocsis, M., Jaromi, L., Putnoky, P. et al. 2005. Genetic diversity among twelve grape cultivars indigenous to the Carpathian Basin revealed by RAPD markers. Vitis. 44:87-91.

112. Maheshwari S. C. 1956. The endosperm and embryo of Lemna and systematic position of the Lemnaceae. Phytomorphology. 6: 51—55.

113. Malek O., Lattig K., Hiesel R. 1996. RNA editing in bryophytes and molecular phylogeny of land plants. EMBO J. 15(6): 1403-1411.

114. Manen J. F., Natali A., Ehrendorfer F. 1994. Phylogeny of Rubiaceae-Rubieae inferred from the sequence of a cpDNA intergene region. Plant Systematics and Evolution. 190:195-211.

115. Manly B.F.J. The Statistics of Natural Selection. Chapman and Hall. 1985. London. 484 pp.

116. Mantel N. 1967. The detection of disease clustering and a generalized regression approach. Cancer Research. 27: P.209-220.

117. Mantovani P., van der Linden G., Maccaferri M., Sanguineti M., Tuberosa R. 2006. Nucleotide-binding site (NBS) profiling of genetic diversity in durum wheat. Genome. 49:14731480.

118. Marsan P., Castiglioni P., Fusari F., Kuiper M., Motto M. 1998. Genetic diversity and its relationship to hybrid perfomance in maize as revealed by RFLP and AFLP markers. TheorAppl Genet. 96: 219-227.

119. Mast A. R., Givnish T. J. 2002. Historical biogeography and die origin of stomatal distributions in Banksia and Dryandra (Proteaceae) based on their cpDNA phylogeny. American Journal of Botany. 89: 1311-1323.

120. Matsuda Y., Yoshimurala H., Kanamoto H., Ujihara T., Tomizawa K.3 Sugimura Y., Kitajima S. 2005. Sequence variation in the rbcL-accD region in the chloroplast genome of Moraceae. Plant Biotechnology. 22(3): 231-233.

121. Matus J.T., Aquea F.3 Arce-Johnson. 2008. Analysis of the grape MYB R2R3 subfamily reveals expanded wine quality-related clades and conserved geue structure organization across Vitis and Arabidopsis genomes. Plant Biology. 8:83.

122. Mayo S.J., Bogner J., Boyce P.C., 1997. Genera of Araceae. Royal Botanic Gardens,1. Kew.

123. McKinnon G. E., Vaillancourt R. E., Steane D. A., Potts B.M. 2008. An AFLP marker approach to lower-level systematics in Eucalyptus (Myrtaceae). American Journal of Botany. 95(3): 368-380.

124. Mcclure, J. W. and R. E. Alston. 1964. Patterns of selected chemical • components of Spirodela polyrrhiza formed under various conditions of axenic culture. Nature (London). 201: 311-313.

125. Mcclure, J. W. and R. E. Alston. 1966. A chemotaxonomic study of Lemnaceae. American Journal of Botany. 53: 849-860.

126. Miller J.T. and Spooner D.M. 1999. Collapse of species boundaries in the wild potato Solatium brevicaule complex (Solanaceae, S. sect. Petota): molecular data. Plant Systematic and Evolution. 214:103-130.

127. Michel F., Umesono K., Ozeki H. 1989. Comparative and functional anatomy of group II catalytic introns a review. Gene. 82: 5-30.

128. Michel F., Ferat J.L. 1995. Structure and activities of group II introns. Annu. Rev. Biochem. 64: 435-461.

129. Michelmore R.W., Meyers B.C. 1998. Clusters of resistance genes in plants evolve by divergent selection and a birth-and-death process. Genome Res. 8:1113—1130.

130. Monte-Corvo, L., Cabrita L., Oliveira C., and Leita J. 2000. Assessment of genetic relationships among Pyrus species and cultivars using AFLP and RAPD markers. Genet. Res. Crop Evol. 47: 257-265.

131. Muellner A. N., Samuel R., Johnson S. A., Cheek M., Pennington T. D., Chase M. W. 2003. Molecular phylogenetics of Meliaceae (Sapindales) based on nuclear and plastid DNA sequences. American Journal of Botany. 90: 471-480.

132. Nakashimaa K., Yamaguchi-Shinozakia K. 2006. Regulons involved in osmotic stress-responsive and cold stress-responsive gene expression in plants. Physiologia Plantarum. 126: 62-71.

133. Nagano Y., Matsuno R., Sasaki S. 1991. Sequence and transcriptional analysis of the gene cluster tmQ-zfpA-psaI-ORF231-petA in pea chloroplasts. Current Genetics. 20: 431-436.

134. Ng M. and Yanofsky M.F. 2001. Function and evolution of the plant MADS-box gene family. Nat. Re\>. Genet. 2:186-195.

135. Oliveira R. P., Aguilar-Vildoso C. I., Cristofani M., Machado M. A. 2004. Skewed RAPD markers in linkage maps of Citrus. Genetics and Molecular Biology. 27 (3): 437-441.

136. Olsen K. 1999. Minisatellite variation in a single-copy nuclear gene: phylogenetic assessment of repeat length homoplasy and mutational mechanism. Mol. Biol. Zjvo/.I 6:1406— 1409.

137. Ostheimer G., Williams-Carrier R., Belcher S., Osborne E., Gierke J., Barkan A. 2003. Group II intron splicing factors derived by diversification of an ancient RNA binding module. EMBO.J. 22:3919-3929.

138. Oxelman B., Liden M., Berglund D. 1997. Chloroplast rpsl6 intron phylogeny of the tribe Sileneae (Caryophyllaceae). Plant Syst. Evol. 206: 393-410.

139. Pan Q., Liu Y.-S., Budai-Hadrian O., Sela M., Cannel-Goren L. 2000. Comparative genetics of nucleotide binding site-leucine rich repeat resistance gene ho-mologues in the genomes of two dicotyle-dons: tomato and Arabidopsis. Genetics. 155: 309-322.

140. Pellmyr O., Segraves K. A., Althoff D. M., Balcázar-Lara M., Leebens-Mack J. 2007. The phylogeny ofyuccas. Molecular Phylogenetics and Evolution. 43: 493—501.

141. Pesóle G., Ceci L., et al. 1996. Evolution of the nad3-rps!2 gene cluster in angiosperm mitochondria: comparison of edited and unedited sequences. J.Mol.Evol. 42: 447-452.

142. Pleines. T, Blattner F. R. 2008. Phylogeographic implications of an AFLP phylogeny of the American diploid Hordeum species (Poaceae: Triticeae). Taxon. 57(3): 875-881.

143. Popp M., Oxelman B. 2001. Inferring the history of the polyploid Si lene aegaea (Caryophyllaceae) using plastid and homoeologous nuclear DNA sequences. Molecular Systemaiics and Evolution. 20: 474-481.

144. Porter J.M., Jonson L.A. 1998. Phylogenetic relationships of Polemoniaceae: Inferences from mitochondrial nadlB intron sequences. Aliso. 17(2):157-188.

145. Pyle A., Lambowitz A. 2006. Group II introns: Ribozymes that splice RNA and invade. DNA. In The RNA World, R. Gesteland, T. Cech, and J. Atkins, eds (Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press), pp. 469-506.

146. Qin P. Z., Pyle A.M. 1998. The architectural organization and mechanistic function of group II intron structural elements. Curr. Opin. Struct. Biol. 8: 301-308.

147. Qiu Y.L., Cho Y. 1998. The gain of three mitochondrial introns identifies liverworts as the earliest land plants. Nature. 394: 671-674.

148. Renner S.S. 1999. Circumscription and phylogeny of the Laurales: evidence from molecular and morphological data. American Journal of Botany. 86: 1301—1315.

149. Renner S.,Weerasooriya A. 2002. Phylogeny of Pistia and its 16 closest generic relatives among Aroideae. Abstract. Botanical Society of America Annual Meeting, Madison, WI.

150. Rosales-Serna R., Hernández-Delgado S., González-Paz M., Acosta-Gallegos J. A. and Mayek-Pérez N. 2005. Genetic relationships and diversity revealed by AFLP markers in mexican common bean bred cultivars. Crop Sci. 45:1951-1957.

151. Rothwell G.W., van Atta M.R., Ballard H.E., Stockey R.A. 2004. Molecular phylogenetic relationships among Lemnaceae and Araceae using the chloroplast trnL-trnF intergenic spacer. Mol. Phyl. Evol. 30: 378-385.

152. Russell J.R., Fuller J.D., Macauley M„ Hatz B.G., Jahoor A., Powell W., Waugh R.1997. Direct comparison of levels of genetic variation among barley accessions detected by RFLPs, AFLPs, SSRs and RAPDs. TheorAppl Genet. 95(4): 714-722.

153. Ryzhova N.N., Hoekstra R., Kochieva E.Z. Taxonomy of the S. brevicaule complex (Solanum sect. Petota) based on the variability of RGAs. Proceedings of IV Solanaceae Genome Workshop, 2007. P: 109-110.

154. Saitou N., Nei M. 1987. The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. Mol. Biol. Evol. 4: 406-425.

155. Sakai M., Kanazawa A., Fujii A., Thseng F. S., Abe J., Shimamoto Y. 2003. Phylogenetic relationships of die chloroplast genomes in the genus Glycine inferred from four intergenic spacer sequences. Plant Systematics and Evolution. 239: 29-54.

156. Sandhu D. and Gill K.S. 2002. Gene-Containing Regions of Wheat and the Other Grass Genomes. Plant Physiology. 128(3): 803-811.

157. Sharma T.R., Jana S. 2002. Random amplified polymorphic DNA (RAPD) variation in Fagopymm tatancum Gaertn. accessions from China and the Himalayan region. Euphytica. 127 (3): 327-333.

158. Shaw J., Small R.L. 2005. Chloroplast DNA phytogeny and phylogeography of the North American plums (Prunus subgenus Primus section Prunocerasus; Rosaceae). American Journal of Botany. 92:2011-2030.

159. Shaw J., Lickey E.B., Schilling E.E., Small R.L. 2007. Comparison of whole chloroplast genome sequences to choose noncoding regions for phylogenetic studies in angiosperms: the tortoise and the hare III. American Journal of Botany. 94(3): 275-288.

160. Schonenberg J., Conti E. 2003. Molecular phylogeny and floral evolution of the Penaeaceae, Oliniaceae, Rhynchocalycaceae, and Alzateaceae (Myrtales). American Journal of Botany. 90: 293-309.

161. Singh A. K., Singh M., Singh A. K., Singh R., Kumar S.and Kalloo G. 2006. Genetic diversity within the genus Solatium (Solanaceae) as revealed by RAPD markers. Current Science. 90: 711-716.

162. Skillicorn, P., W. Spira, and W. Journey, Y. 1993. Duckweed aquaculture: a new aquatic farming system for developing countries. Washington, D.C.: The World Bank.

163. Sneath P.H. and Sokal R.R. 1973. Numerical taxonomy— the principles and practice of numerical classification. (W. H. Freeman: San Francisco.)

164. Soleimani V.D., Baum B.R., Johnson D.A. 2002. AFLP and pedigree-based genetic diversity estimates in modern cultivars of durum wheat. TheorAppl Genet. 104: 350-357.

165. Soltis D.E., Soltis P.S. 2000. Contribution of Plant molecular systematics to studies of molecular evolution. PlantMolec. Biol. 42(1): 45-75.

166. Spooner D.M., McLean K., Ramsay G., Waugh R., Bryan G.J., 2005. A single domestication for potato based on multilocus amplified fragment length polymorphism genotyping. PNAS. 102(41): 14694-14699.

167. Stech M., Quandt D., Frey W. 2003. Molecular circumscription of the hornworts (Anthocerotophyta) based on the chloroplast DNA IrnLtrnF region. Journal of Plant Research. 116: 389-398.

168. Steiger D. L., Nagai C., Moore P. H„ Morden C. W., Osgood R. V., Ming R. 2002. AFLP analysis of genetic diversity within and among Coffea arabica cultivars. Theor Appl Genet. 105:209-215.

169. Steele K. P., Vilgalys R. 1994. Phylogenetic analyses of Polemoniaceae using nucleotide sequences of the plastid gene matK. Systematic Botany. 19: 126—142.

170. Stockey R.A., Homan G.L., Rothwell G.W. 1997. The fossil Limnobiophyllum scutatum: resolving the phylogeny of Lemnaceae. Am. J. Bot. 84: 355—368.

171. Stuart M., Das S., Srivastava P.R. 2008. Analysis of genetic diversity through AFLP, SAMPL, ISSR and RAPD markers in Tribulus terrestris, a medicinal herb. Plant cell reports. 27(3): 519-528.

172. Syed N.H, Sorensen A.P, Antonise R, van de Wiel C, van der Linden C.G, van 't Westende W., Hooftman D.A, den Nijs H.C, Flavell A.J. 2006. A detailed linkage map of lettuce based on SSAP, AFLP and NBS markers. TheorAppl Genet. 112(3):517-27.

173. Taberlet P., Gielly L., Pautou G., Bouvet J. 1991. Universal primers for amplification of diree non-coding regions of chloroplast DNA. Plant Mol. Biol. 17: 1105—1109.

174. Talhinhas P., Neves-Martins J., Leita J. 2003. AFLP, ISSR and RAPD markers reveal high levels of genetic diversity among Lupinus spp. Plant Breeding. 122: 507—510.

175. Tarn S., Boyce P. C., Upson T. M., Barabe D., Bruneau A., Forest F., Parker J. S. 2004. Intergeneric and infrafamilial phylogeny of subfamily Monsteroideae (Araceae) revealed by chloroplast irnL-F sequences. American Journal of Botany. 91(3): 490—498.

176. Tamini M., Becker H., Maass B. 2007. Genetic diversity in yam germplasm from Ethiopia and their relatedness to the main cultivated dioscorea species assessed by AFLP markers. Crop Sci. 47:1744-1753.

177. Tarnura K., Dudley J., Nei M., Kumar S. 2007. MEGA4: Molecular Evolutionary Genetics Analysis (MEGA) software version 4.0. Molecular Biology and Evolution. 24: 15961599.

178. Theissen G., Becker A., Di Rosa A., Kanno A., Kim J.T., Munster T., Winter K.-U. & SaedlerH. 2000. A short histoty ofMADS-boxgenes in plants. Plant. Mol. BioL 42:145-149.

179. Thome R. T. 1992. Classification and geography of the flowering plants. Botanical Review. 58: 225-348.

180. Tikhonov A.P., Sanmiguel P.J., Nakajinia Y., Gorenstein N.M., Bennetzen J.L., Avramova Z. 1999. Colinearity and its exceptions in orthologous adh regions of maize and sorghum. Genetics. 96: 7409-7414.

181. Timme R., Kuehl E. J., Boore J. L., Jansen R. K. 2007. A comparative analysis of the Lactuca and Helianthus (Asteraceae) plastid genomes: identification of divergent regions and categorization of shared repeats. American Journal of Botany. 94: 302-31.

182. Toor N., Hausner G., Zimmerly S. 2001. Coevolution of group II intron RNA structures with their iutron-encoded reverse transcriptases. RNA. 7: 1142—1152.

183. Tuskan G.A. et al. (109 authors). 2006. The Genome of Black Cottonwood, Populus trichocarpa (Torr.&Gray). Science. 15313 (5793): 1596-1604.

184. Valiejo-Roman C.M, Terentieva E.I, Samigullin T.H, Pimenov M.G. 2002. Relationships among genera in Saniculoideae and selected Apioideae (Umbelliferae) inferred from nrlTS sequences. Taxon. 51: 91-101.

185. Van der Linden C.G, Kochieva E.Z., Wouters D.E., Smulders M.J. M, Vosman B. 2004. Efficient targeting of plant disease resistance loci using NBS npo^aHjraiir. Theor. Appl. Genet. 109: 384-393.

186. Van der Linden C.G, Vosman B, Smulders M.J. 2002. Cloning and characterization of four apple MADS box genes isolated from vegetative tissue. Journal of experimental botany. 53(371):1025-36.

187. Vasseur L., Aarssen L.W., Bennet T. 1993. Allozymic variation in local apomictic populations of Lemna minor (Lemnaceae). American Journal of Botany. 80(8): 974-979.

188. Vinnersten A., Reeves G. 2003. Phylogenetic relationships within Colchicaceae. American Journal of Botany. 90: 1455—1462.

189. Vos P.,,Hogers R., Bleeker M.,. Reijans M, van de Lee, Homes M., Filters A., Pot J., Paleman J., Kuiper M. and.Zabeau M. 1995. AFLP: a new technique for DNA fingerprinting. Nucleic Acids Research. 23 (21): 4407- 4414.

190. Wanntorp L., Wanntorp H. E., Oxehnan B., Kallerjo M. 2001. Phylogeny of Gunnera. Plant Systematics and Evolution. 226: 85-107.

191. Warwick S.I., James T., Falk K.C. 2008. AFLP-based molecular characterization of Brassica rapa and diversity in Canadian spring turnip rape cultivars. Plant Genetic Resouces. 6 (01): 11-21.

192. Watkins K., Kroeger T„ Cooke A.,* Williams-Carrier R„ Friso G., Belcher S., Wijk K., Barkan A. 2007. A ribonuclease III domain protein functions in group II intron splicing in maize chloroplasts. Plant Cell. 19: 2606-2623.

193. Wolf P.G. 1997. Evaluation of atpB nucleotide sequences for phylogenetic studies of ferns and other pteridophytes. American Journal of Botany 84: 429-1440.

194. Wolfe K. H., Morden C. W., Palmer J. D. 1992. Function and evolution of a minimal plastid genome from a non-photosynthetic parasitic plant. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA. 89: 10648-10652.

195. Won H. and Renner S. S. 2003. Horizontal gene transfer from flowering plants to Gnetum. PNAS. 100 (19): 10824-10829.

196. Wong C., Kiew R.,.Argent G, Set O., Lee S.K., Gan Y.Y. 2002. Assessment of the validity of the section in Musa (Musaceae) using AFLP. Annals of Botany. 90: 231-238.

197. Yamane K., Yasui Y., Ohnishi O. 2003. Intraspecific cpDNA variations of diploid and tetraploid perennial buckwheat, Fagopyrum cymosum (Polygonaceae). American Journal of Botany. 90: 339-346.

198. Yang TJ, Jang S.W., Kim W.B. 2007.Genetic relationships of Lactuca spp. revealed by RAPD, Inter-SSR, AFLP, and PCR-RFLP analyses. J. Crop Sci. Biotech. 10: 29-34.

199. Young N. 2000. The genetic architecture of resistance. Curr. Opin. Plant Biol. 3 :285-290.

200. Yee E., Kidwell K., Sills G., Lumpkin T. 1999. Diversity among selected Vigna angularis (Azuki) accessions on die basis of RAPD and AFLP markers. Crop Sci. 39: 268-275.

201. Yu J, Hu S, et al. (99 authors). 2002. A draft sequence of the rice genome (Oryza sativa L. ssp. indica). Science. 296(5565): 79-92.

202. Yu K, Jang S.W. 2003. Intraspecific relationships of Lactuca sativa var. capitata cultivars based on RAPD analysis. Kor. J. Hort. Sci. Technol. 21: 273-278.

203. Zhang J., Yuan Y., Niu C., Hinchliffe D. J., Lu Y., Yu S., Percy R. G„ Ulloa M„ and Cantrell R.G. 2007. AFLP-RGA markers in comparison with RGA and AFLP in cultivated tetraploid cotton. Crop Sci. 47: 180-187.

204. Zhang H. Y., Liu X. Z., He C. S., Yang Y. M. 2008. Genetic Diversity among Flue-cured Tobacco Cultivars Based on RAPD and AFLP Markers. Braz. arch. biol. technol. 51(6): 10971101.

Информация о работе

Мартиросян, Елена Володяи
кандидата биологических наук
Москва, 2009
ВАК 03.00.03

Диссертация

Молекулярный анализ генома Lemnaceae - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему Молекулярный анализ генома Lemnaceae ВАК РФ 03.00.03, Молекулярная биология

Автореферат диссертации по теме "Молекулярный анализ генома Lemnaceae"

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Мартиросян, Елена Володяи

Введение Диссертация по биологии, на тему "Молекулярный анализ генома Lemnaceae"

Заключение Диссертация по теме "Молекулярная биология", Мартиросян, Елена Володяи

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Мартиросян, Елена Володяи, Москва

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Молекулярный анализ генома Lemnaceae
ВАК РФ 03.00.03, Молекулярная биология